Peau Imprimée en 3D : Une Alternative Prometteuse aux Tests Animaux dans les Cosmétiques

La plupart des gens ne prennent jamais en compte la quantité de recherche et de tests nécessaires pour les produits du quotidien comme les cosmétiques. De la recherche et du développement de nouvelles teintes et couleurs, jusqu’aux tests de sécurité, l’industrie des cosmétiques est un secteur de pointe qui s’appuie sur diverses méthodes pour garantir la sûreté de ses produits. Voici comment une équipe d’ingénieurs cherche à réduire les tests sur les animaux sur le marché grâce à l’introduction de peau vivante imprimée en 3D.

Pourquoi les tests sur les animaux sont encore utilisés dans l’industrie des cosmétiques

Par le passé, les tests sur les animaux étaient le principal moyen pour les chercheurs en cosmétiques ou en médecine de tester leurs produits sur des êtres vivants. Au début, ces tests se résumaient à placer le produit sur l’animal et à observer son comportement.

Au cours du siècle dernier, les tests sur les animaux ont connu une amélioration drastique de leurs capacités. Les chercheurs peuvent faire croître des organes humains et d’autres parties essentielles du corps sur d’autres êtres vivants afin d’améliorer la précision des tests.

De plus, la modélisation informatique avancée permet de réaliser des tests de simulation. Cette approche est plus abordable, plus rapide et plus précise que les tests sur les animaux dans la plupart des cas. Cependant, malgré ces progrès, de nombreuses entreprises cosmétiques et médicales continuent de recourir aux tests sur les animaux pour leurs produits.

Les problèmes éthiques et scientifiques liés aux tests sur les animaux

Il existe des problèmes éthiques évidents liés aux tests sur les animaux. D’une part, il y a eu une longue histoire de mauvais traitements et de cruauté envers ces sujets de test. Ces préoccupations ont atteint un point critique en 2010.
C’est à ce moment que l’UE a introduit de nombreuses restrictions sur les tests animaux dans le but global de les éliminer progressivement dans les années à venir. Heureusement, une équipe d’ingénieurs innovants semble avoir trouvé une solution viable.

Comment la peau imprimée en 3D pourrait remplacer les tests sur les animaux en laboratoire

L’étude “Protocole pour la fabrication de supports 3D autoportants à base de (nano)cellulose pour le génie tissulaire“¹ explore une nouvelle méthode d’impression 3D qui combine une encre personnalisée avec une technologie d’impression propriétaire afin de créer une peau imitation vivante.
Cette peau cultivée artificiellement permettra aux ingénieurs du futur de réaliser des tests in vitro, tels que la mesure de l’absorption et de la toxicité des nanoparticules provenant de cosmétiques et de médicaments, sans recourir à aucun sujet animal.

Utilisation de supports 3D pour cultiver des cellules humaines de peau à des fins de test

Des chercheurs de l’Université de technologie de Graz (TU Graz) et du Vellore Institute of Technology (VIT) en Inde utilisent une imprimante 3D propriétaire et des composants pour créer des supports poreux à partir de matériaux nanocellulosiques. Ces supports 3D sont désormais un composant essentiel de l’industrie des tests.

Ce qui rend la peau imprimée en 3D une plateforme de test viable

Les supports 3D présentent certains avantages distincts par rapport aux alternatives lorsqu’il s’agit de tests sur les animaux. Tout d’abord, aucun animal n’est blessé. De plus, ils peuvent reproduire avec précision la matrice extracellulaire (MEC). Cette capacité permet aux ingénieurs de cultiver une variété de cellules, qui mûriront comme si elles se trouvaient à l’intérieur du corps, permettant ainsi de tester leurs produits et traitements de manière efficace.

Contrairement à d’autres méthodes de croissance cellulaire, les supports 3D offrent un soutien structurel et une personnalisation. Par exemple, les ingénieurs en supports 3D peuvent personnaliser les structures de pores, la biocompatibilité et d’autres détails clés tels que la capacité à soutenir l’adhérence et la prolifération des cellules mammifères.

L’équipe a décidé d’utiliser des ressources d’origine végétale dans le cadre de son approche. Elle savait qu’elle voulait obtenir une haute résistance mécanique et une surface étendue à l’échelle nanométrique. Après de nombreuses recherches, elle a déterminé que la combinaison de cellulose nanofibrillée (CNF), de cellulose carboxyméthyl (CCM) et d’acide citrique (AC) offrirait l’approche synergique souhaitée.

Imprimante 3D et outils utilisés pour créer des supports de peau synthétique

Plus précisément, l’équipe a choisi une imprimante 3D BioScaffolder 3.1 avec une buse d’impression personnalisée. Les ingénieurs ont ensuite programmé des paramètres cruciaux tels que la pression et la distance entre les brins à l’aide du logiciel GeSiM Robotics BS3.1/3.2. Cette configuration fixait la pression de distribution entre 220 kPa et 260 kPa, avec une distance entre les brins de 500 μm à 900 μm et une hauteur de brin de 0,2 mm.

Le scientifique a choisi une vitesse d’impression de 15 mm/s et un décalage Z de 0,0 mm. Cette stratégie fonctionnait bien avec la forte teneur en eau de l’hydrogel. Cette haute teneur en eau crée également un environnement idéal pour la croissance cellulaire, mais complique l’impression.

Pour contrer cette hydratation supplémentaire, les ingénieurs ont créé un dérivé de cellulose avec des groupes carboxyle. Ce produit chimique a amélioré la rétention d’eau et l’adhérence. Il a également amélioré la rétention d’eau, le réticulage, l’adhérence interfaciale et la capacité de réticulage ionique, en faisant un additif idéal pour les constructions de génie tissulaire. Notamment, l’acide citrique agit comme un réticulant naturel et un amplificateur de liaison covalente qui aide à stabiliser la structure du support tout en maintenant la biocompatibilité.

Processus de lyophilisation pour stabiliser les supports imprimés en 3D

La lyophilisation était une autre méthode utilisée pour éliminer l’hydratation indésirable dans l’hydrogel. Cette méthode est idéale car elle enlève l’excès d’eau tout en conservant la structure poreuse intacte. La chute brutale de température favorise également le réticulage des groupes carboxyliques et hydroxyles.

Bio-encre à base de nanocellulose : Composition et rôle dans le bioprinting

Une partie de la nouvelle approche d’impression 3D repose sur l’utilisation d’encre à base de nanocellulose. Cette encre combine de la cellulose nanofibrillée (CNF), de la cellulose carboxyméthyl (CCM) et de l’acide citrique (AC). L’acide citrique agit comme agent liant final dans la solution. Notamment, les ingénieurs ont créé quatre variantes d’encre pour les tests.

Comment les supports imprimés en 3D imitent la peau humaine réelle

La structure imprimée en 3D, composée d’hydrogel optimisé, partage de nombreuses similitudes avec la peau humaine. Par exemple, elle possède la même structure à trois couches et les mêmes types de cellules vivantes. Cependant, la peau initiale peut être créée pour imiter une grande variété de types de peau et d’affections avec des cellules vivantes. Elle possède également la même biomécanique que la peau humaine.

Hydrogels en ingénierie tissulaire : Soutien à la croissance cellulaire

L’équipe a commencé par créer un hydrogel spécial, capable d’interagir avec la croissance cellulaire vivante et de la cultiver. L’équipe a testé plusieurs mélanges jusqu’à en trouver un qui démontrait une stabilité mécanique améliorée et une résistance à la dégradation hydrolytique.

Bioprinting de cellules vivantes pour les tests cosmétiques et médicaux

Les ingénieurs ont constaté que l’impression 3D de cellules vivantes pouvait croître, mûrir et survivre dans la solution d’hydrogel pendant trois semaines tout en développant le tissu cutané vivant. L’équipe a obtenu la croissance de cellules vivantes en utilisant des méthodes de réticulage pour la stabilisation. Notamment, il n’a pas été nécessaire d’utiliser des produits chimiques cytotoxiques dangereux. De plus, les tâches de post-traitement ont été réduites.

Comment les supports sont neutralisés pour une culture cellulaire sûre

Les ingénieurs ont pris le support 3D, l’ont enduit d’hydroxyde de sodium, puis l’ont soigneusement rincé. Cette étape était cruciale pour garantir que tout résidu d’alcali soit éliminé. Cette étape nécessite également un trempage de 60 minutes afin d’assurer une neutralité complète.

Évaluation de la viabilité des structures de peau imprimées en 3D

Les ingénieurs ont réalisé plusieurs tests afin de s’assurer que les cellules qu’ils ont imprimées mûrissent et sont précises. L’équipe a examiné la croissance et la maturité cellulaires comme première étape. Plus précisément, ils souhaitaient déterminer si les cellules étaient exactement identiques à celles présentes dans le corps ou s’il existait des différences détaillées qui rendraient leur utilisation pour les tests obsolète.

Stabilité mécanique et biocompatibilité de la peau imprimée en 3D

Les tests ont démontré que la structure est résiliente et extrêmement stable, grâce à l’hydrogel propriétaire utilisé. Les principaux enseignements de la nouvelle méthode d’impression sont que les matériaux réticulés ne sont pas cytotoxiques et sont mécaniquement stables.
De plus, il a été déterminé que des températures plus basses ainsi que des temps de réticulage plus courts ou plus longs influencent le processus de réticulage. Les chercheurs de TU Graz ont noté qu’ils pouvaient réduire le taux de réticulage afin d’obtenir des modifications des propriétés physico-chimiques du support.

Avantages de la peau imprimée en 3D pour réduire les tests sur les animaux

Cette étude apporte plusieurs avantages au marché. Tout d’abord, il est facile d’imaginer les tests sur les animaux devenir obsolètes. Il n’y a aucune raison de tester sur des animaux lorsqu’une méthode plus abordable et efficace existe. De plus, ces données devraient aider les entreprises à passer des tests sur les animaux à l’utilisation de cellules vivantes cultivées en laboratoire via l’impression 3D.

Quand la peau imprimée en 3D sera-t-elle utilisée dans les tests cosmétiques ?

Il existe de nombreuses applications de cette technologie qui pourraient aider à sauver des vies humaines et animales. L’application évidente de cette technologie se situe dans les domaines des tests cosmétiques et médicaux. L’utilisation de peau imprimée en 3D rendra les tests sur les animaux moins attrayants à l’avenir.
Cette peau personnalisable peut être conçue pour reproduire une grande variété de types et de zones de peau humaine. En tant que telle, elle offrira la solution de test idéale aux chercheurs cherchant à surveiller les effets de leurs produits sur le corps. De cette manière, ces données offrent un aperçu du cadre de développement de biomatériaux polyvalents et durables pour la médecine régénérative.

Bioprinting dans l’espace : Cas d’utilisation futurs pour la santé humaine

Un autre cas d’utilisation de ces projets avancés de croissance cellulaire humaine consiste à aider à étendre la portée des explorateurs interstellaires. À l’avenir, l’exploration spatiale exigera que les humains voyagent depuis la Terre et ne reviennent probablement jamais.

Dans le cadre de leur stratégie de survie, ils devront être capables de fournir des soins de santé adéquats à des millions de kilomètres de chez eux. L’utilisation d’une imprimante 3D est considérée comme la meilleure solution à ce problème. Les astronautes du futur pourraient compter sur des organes, de la peau et d’autres composants corporels imprimés en 3D pour survivre jusqu’à la fin de leur mission.

L’utilisation de la peau imprimée en 3D pour les tests pourrait commencer d’ici 3 à 5 ans, étant donné la forte demande pour cette technologie. Cependant, l’objectif d’imprimer des organes complets reste à 10-20 ans, car les aspects scientifiques, médicaux et juridiques de la technologie doivent encore être alignés.

Les scientifiques à l’origine de la percée de la peau imprimée en 3D

Cette étude a été dirigée par une équipe de chercheurs innovants de l’Université de technologie de Graz (TU Graz) et du Vellore Institute of Technology (VIT) en Inde. Plus précisément, l’article cite Tamilselvan Mohan, Matej Bračič, Doris Bračič, Florian Lackner, Chandran Nagaraj, Andreja Dobaj Štiglic, Rupert Kargl, Karin et Stana Kleinschek comme contributeurs à ce travail.

Quelles sont les prochaines étapes pour la peau imprimée en 3D dans les tests médicaux et cosmétiques

À présent, l’équipe concentrera ses efforts sur l’optimisation de son hydrogel et de la conception de son encre afin de les rendre plus rapides, plus fiables et plus abordables. Elle testera également différentes mélanges et approches pour trouver le compromis optimal entre les coûts, la capacité d’impression, l’intégrité structurelle et les performances biologiques.

Une société publique qui fait progresser la technologie du bioprinting

Plusieurs entreprises sont actives dans le secteur du bioprinting. Ces sociétés remplissent diverses fonctions, allant du soutien sous forme de logiciels pour développer des mises en page d’impression 3D avancées, aux fabricants de matériel et d’imprimantes. Chacune de ces entreprises joue un rôle essentiel sur le marché. Voici une société qui devrait rester un acteur de premier plan dans un avenir prévisible.

3D Systems

Peu d’entreprises possèdent l’influence et la réputation dans le secteur du bioprinting que 3D Systems (DDD ). Cette société s’est orientée vers le secteur du bioprinting en 2017 après s’être associée à un autre leader du marché, United Therapeutics (UTHR ). Depuis lors, elle occupe une position cruciale en fournissant des composants essentiels au marché, notamment des bioencres et d’autres matériels.

Aujourd’hui, 3D Systems joue un rôle crucial dans les secteurs de la découverte de médicaments et de la recherche. Elle est considérée comme l’une des plus grandes entreprises pure-play d’impression 3D en termes de chiffre d’affaires et de capitalisation boursière. De plus, la société poursuit ses acquisitions afin de renforcer son positionnement sur le marché. Plus précisément, elle a acquis la société de bioprinting Allevi, renforçant ainsi ses capacités techniques.

Ceux qui recherchent une action de bioprinting fiable et éprouvée devraient approfondir leurs recherches sur 3D Systems. L’entreprise a acquis une réputation d’innovateur et dispose d’un vaste réseau de partenaires et d’investisseurs qui soutiennent ses recherches, y compris l’objectif de l’entreprise de cultiver un jour des organes humains complets. Bien que cet objectif soit encore à plusieurs années, ces recherches contribueront sans aucun doute à accélérer les progrès.

Actualités sur 3D Systems

Peau vivante imprimée en 3D – La guérison rencontre la technologie

Il faut saluer TU Graz et le Vellore Institute of Technology en Inde pour le développement de leur peau imprimée en 3D. Cette méthode améliorée pourrait contribuer à inaugurer une ère sans tests sur les animaux et à des médicaments plus efficaces. Pour l’instant, cette étude doit être perçue comme un rayon d’espoir pour les militants animaliers, les professionnels de santé et l’ensemble de l’industrie cosmétique.

Découvrez d’autres percées biotechnologiques ici.

Études référencées :

^{1. Mohan, T., Bračič, M., Bračič, D., Lackner, F., Nagaraj, C., Dobaj Štiglic, A., Kargl, R., & Stana Kleinschek, K. (2025). Protocole pour la fabrication de supports 3D autoportants à base de (nano)cellulose pour le génie tissulaire. STAR Protocols, 6(2), 103583. https://doi.org/10.1016/j.xpro.2024.103583}