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La plateforme robotique de bio-impression vise à soigner les plaies gastriques de l’intérieur du corps – ImpressionEn3D.com

Nous avons vu des bio-imprimantes portables utilisées pour attirer de nouvelles cellules sur l’os et imprimer la peau pour aider à guérir les brûlures, et maintenant, deux chercheurs de l’Université Tsinghua de Chine ont développé un robot de bio-impression capable de traiter les plaies gastriques de l’intérieur du corps lui-même. Le professeur Tao Xu et l’étudiant au doctorat Wenxiang Zhao ont travaillé ensemble pour créer un robot prototype suffisamment petit pour être inséré par voie endoscopique dans l’estomac d’un patient pour le traitement. Ils ont publié un article sur leurs travaux, intitulé «Ingénierie préliminaire pour in situ in vivo bio-impression: une nouvelle plateforme de micro-bio-impression pour in situ in vivo bio-impression sur un site de plaie gastrique », dans le Biofabrication journal.

Si elles ne sont pas traitées, les plaies ouvertes sur la paroi de l’estomac d’une personne peuvent devenir très graves et même nécessiter une intervention chirurgicale.

«Les lésions de la paroi gastrique sont l’une des maladies les plus courantes du tube digestif et environ 12% de la population mondiale en souffre à des degrés divers, selon une étude de Lancet [13]. Des études récentes ont montré que la principale cause de lésion de la paroi gastrique courante est H. pylori à l’intérieur du tube digestif affaibli les effets protecteurs des muqueuses. Et les méthodes de traitement traditionnelles comprennent des médicaments conservateurs et des traitements chirurgicaux », ont écrit le professeur Xu et Zhao dans leur article.

«À l’heure actuelle, peu de recherches ont été menées sur l’application des techniques de bio-impression à la réparation des tissus dans le tube digestif, mais c’est un domaine qui mérite d’être exploré. Pour réaliser la bio-impression in situ in vivo, la première étape consiste à développer une micro-imprimante biologique disponible, sur la base de laquelle nous pouvons poursuivre les recherches ultérieures sur la création de tissus avec des bioactivités. Cet article est la première étape de la recherche sur une nouvelle approche visant à réparer les tissus par in situ in vivo bio-impression. »

Ensemble, ils ont créé une plate-forme de micro-impression biologique suffisamment petite pour être installée sur un endoscope, et comme elle peut en fait se replier dans une version plus fine d’elle-même tout en étant insérée puis s’ouvrir une fois à l’intérieur, la plate-forme est capable d’atteindre le site spécifique. afin de compléter in situ Impression 3D pour traiter la plaie.

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Ils ont expliqué dans leur article que «la projection de l’espace de travail de la plate-forme devrait être plus grande que la surface en coupe transversale de la plate-forme», afin qu’elle puisse avoir autant d’espace de travail que possible tout en restant dans le plus petit espace possible. C’est pourquoi les chercheurs ont choisi un robot Delta, ce qui signifie que sa tête est composée d’une plate-forme mobile et d’une base fixe et rigide, et entourée de trois bras, ou chaînes cinématiques, qui se déplacent indépendamment les uns des autres.

«Chaque chaîne cinématique est composée d’un bras d’entraînement et d’un bras passif, qui sont reliés par une charnière sphérique. Ce dernier consiste en une boucle fermée en parallélogramme pour maintenir la plate-forme mobile en mouvement horizontal », ont-ils expliqué. «Cependant, une charnière sphérique est trop difficile à traiter dans une telle micro-plateforme, nous avons donc utilisé les techniques PC-MEMS pour créer deux joints tournants perpendiculaires composés de deux couches rigides et d’une couche flexible avec des axes de rotation décalés pour remplacer la charnière sphérique d’origine en les chaînes cinématiques. »

Une fois que la plate-forme s’est repliée pour pénétrer à l’intérieur du corps, ses trois bras guident alors un tube qui extrude deux types différents de bioink hydrogel en deux couches séparées pour construire un échafaudage qui recouvre la plaie gastrique. Un bioink contient des cellules épithéliales gastriques humaines et l’autre des cellules musculaires lisses gastriques humaines.

Afin de tester dans quelle mesure la plate-forme accomplit la tâche de bio-impression, le professeur Xu et Zhao ont déterminé qu’elle devait «effectuer les trajectoires de base nécessaires dans les échafaudages tissulaires» et ont développé un modèle d’estomac pour leurs expériences. Ils ont utilisé le logiciel Materialise Mimics pour reconstruire les données CT de l’estomac d’un humain et la technologie de stéréolithographie pour imprimer le modèle en résine transparente, ainsi qu’un tuyau incurvé qui imiterait un endoscope. Le couple a fixé leur plate-forme de bio-impression sur le tuyau et y a installé une aiguille de calibre 23, qui était connectée à une seringue via un tube en polytétrafluoroéthylène (PTFE) afin de réduire la friction pendant le processus d’extrusion proprement dit.

«Nous avons testé le système de deux manières. Tout d’abord, avec un modèle biologique d’un estomac humain et un endoscope, pour imiter les éléments de l’opération d’insertion et d’impression du processus. Deuxièmement, nous avons effectué un test de bio-impression dans une boîte de culture cellulaire pour tester l’efficacité du dispositif à bio-imprimer des cellules viables et à réparer les plaies », a expliqué Zhao.

«Une culture cellulaire de 10 jours a montré que les cellules imprimées conservaient une viabilité élevée et une prolifération régulière, ce qui indiquait une bonne fonction biologique des cellules dans des échafaudages de tissus imprimés.»

La structure à deux couches était stable, avec des fibres lisses, et l’échafaudage à huit couches avait des contours nets et une fidélité de forme élevée, tout en étant suffisamment petit pour être ramassé à l’aide d’une pince à épiler. Bien que leur expérience ait été couronnée de succès, le professeur Zu a déclaré qu’ils devaient encore affiner le système, comme rendre la plate-forme d’impression 3D du robot encore plus petite et améliorer encore les bioinks.

«L’endoscope correspondant et d’autres pièces telles que le système de détection seront également conçus et intégrés pour faire in situ in vivo la bio-impression est une réalité », ont-ils conclu.

(Source: Nouvel Atlas / Images: Université Tsinghua)

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