Les maladies cardiovasculaires sont une cause majeure de décès en Amérique du Nord – L’impression 3D pourrait changer cela.

Cardiovascular diseases continue to claim the lives of millions yearly across the globe. Unfortunately, it remains one of the top causes of death in most countries, and according to statistics, this trend is on the rise. Thankfully, some innovative researchers have revealed a new méthode of printing veins that could help improve bypass surgery patients’ results and usher in a new age of bioengineering. Here’s everything you need to know.

Maladies cardiovasculaires – Statistiques

Les maladies cardiovasculaires sont la principale cause de décès aux États-Unis et dans la plupart des nations industrialisées du monde. De nombreux facteurs ont conduit à cette situation, notamment une alimentation malsaine, la consommation d’alcool, la mauvaise qualité de l’air et le tabagisme. Toutes ces actions peuvent conduire une personne sur la voie du développement de maladies cardiovasculaires.

Traitement des maladies cardiovasculaires aujourd’hui

Lorsque vous examinez le nombre de victimes de maladies cardiaques chaque année, il n’est pas surprenant d’apprendre qu’un effort considérable a été déployé pour aider ces personnes. Dans de nombreux cas, une chirurgie de pontage est nécessaire. Cette procédure introduit une veine artificielle qui contourne le trajet obstrué et crée un nouveau passage, permettant au sang de circuler à nouveau de manière fluide et avec la pression appropriée.

La création de ces greffes vasculaires fait l’objet d’études depuis de nombreuses années, car il est extrêmement difficile de recréer une veine qui possède la même résistance et les mêmes caractéristiques que les versions naturelles. Actuellement, l’impression bioprintée par extrusion et les méthodes à base d’hydrogel permettent aux professionnels de créer des voies et des conduits spécifiques lorsque cela est nécessaire. Cependant, ces méthodes de bioprintage présentent des limites.

Ces limites comprennent une moindre durabilité, résistance et intégrité structurelle. Ces veines imprimées ne sont pas suffisamment solides pour maintenir leur structure lorsqu’elles sont étirées au-delà de certaines distances. En conséquence, elles présentent un taux d’échec plus élevé que souhaité par les professionnels de santé. Heureusement, un groupe de chercheurs a mis au point des méthodes innovantes pour rendre les veines artificielles plus robustes et plus durables.

Détails de l’étude

L’étude, “Fabrication of a Compliant Vascular Graft Using Extrusion Printing and Electrospinning Techniques” explore diverses méthodes pour améliorer la résistance à la traction et à la pression de ces impressions afin de fournir aux patients des constructions vasculaires de petit diamètre plus fiables.

Technique d’électrofilage

Les chercheurs ont introduit une nouvelle méthode de création de ces éléments appelée électrofilage. Cette méthode intègre un renforcement en fibres sur les greffes vasculaires en gelMA imprimées en 3D. Notamment, un nouveau système d’impression 3D à ajout de mousse a été créé, intégrant une force électrostatique pour tisser des structures nanofibres dans les veines artificielles.

Source – Advanced Materials Technologies

Cette stratégie a permis aux chercheurs de créer des veines avec une épaisseur de paroi uniforme sur toute leur longueur. De plus, la structure des veines a été conçue pour agir comme la matrice extracellulaire (MEC) des tissus natifs. Le dispositif d’impression à mandrin rotatif vertical combinait deux têtes d’électrofilage avec un hydrogel gelMA préchauffé extrudé par une tête d’impression par extrusion.
Notamment, le mandrin vertical tournait à 20 tr/min. Cette vitesse a permis aux chercheurs de maintenir l’hydrogel à un débit constant de 0,22 mL min⁻¹ depuis la pointe conique 18 G. Plus précisément, un Gelatin‑methacryloyl (gelMA) a été créé pour les tests. Il a été mélangé à d’autres additifs, dont l’anhydride méthacrylique, avant d’être placé dans une solution tampon de PBS (phosphate‑buffered saline). Cette étape a maintenu le pH équilibré, permettant à la structure de durcir uniformément lorsqu’elle était exposée à la lumière.

Nanofibres

Une fois le gelatin‑methacryloyl (gelMA) durci, une couche structurelle de nanofibres est ajoutée. Cette addition renforce les veines artificielles. Ces nanofibres ont été créées à partir de mélanges variés de polycaprolactone (PCL) et de poly(L‑lactide‑co‑ε‑caprolactone) (PLCL) en solution polymère. Fait intéressant, ces nanofibres partagent de nombreuses caractéristiques avec les fibres musculaires humaines naturelles.

Test des nouvelles méthodes

Les chercheurs ont mené divers tests pour examiner leur création et ses capacités. Notamment, les essais ont couvert un éventail de catégories, dont la pression, la capacité, la durabilité, etc. Les chercheurs ont utilisé un rhéomètre Kinexus Ultra+ lors du premier tour de tests. L’appareil était configuré avec une géométrie de plaque parallèle sablée de 40 mm dans le cadre de cette approche.

Pression d’éclatement

Les tests de pression d’éclatement ont été une autre étape entreprise par l’équipe. Cette étape était essentielle car les méthodes actuelles présentent de nombreux problèmes dus à une pression d’éclatement inférieure à la moyenne comparée aux veines humaines réelles.
Ils ont commencé par tester la greffe gelMA renforcée de fibres sur une machine d’essai universelle Instron 3367 personnalisée. Ils ont pu faire circuler le sang à travers la veine créée de manière similaire à la façon dont le cœur pompe, permettant à l’équipe de voir la pression maximale que leurs unités peuvent supporter.

Résistance à la traction

Les chercheurs ont testé la résistance à la traction dans toutes les directions. Les méthodes traditionnelles se sont avérées cassantes lorsqu’elles étaient étirées ou écrasées, le gel ne pouvant pas conserver son circonférence sous extension. La nanostructure ajoutée a été conçue pour prévenir cela.
L’équipe a testé pour s’assurer que les structures étaient solides à la fois en direction circonférentielle et longitudinale. Les résultats ont mis en évidence la durabilité accrue des voies vasculaires renforcées par nanofibres. Elles ont pu conserver leur structure sous des conditions de test dépassant leurs exigences.

Tests cytotoxiques

Une autre préoccupation était la façon dont le corps accepterait ces procédures. Des tests cytotoxiques ont été réalisés pour confirmer que ces nouvelles veines ne seraient pas immédiatement rejetées par le corps. Les résultats ont montré des performances similaires aux méthodes actuelles, mais avec une meilleure durabilité et uniformité.

Résultats des tests – Maladies cardiovasculaires

Les résultats des tests ont démontré que l’équipe a réussi à créer des veines artificielles présentant des attributs similaires à ceux de leurs homologues naturelles. Lors des tests de pression d’éclatement et des examens de résistance à la traction, ces unités se sont comportées comme du tissu humain réel, ouvrant la voie à une nouvelle ère des biomatériaux imprimés en 3D.

Avantages de l’étude sur les maladies cardiovasculaires

Il existe de nombreux avantages à pouvoir imprimer en 3D des veines aussi solides que les voies sanguines naturelles. Tout d’abord, cela permet aux professionnels de santé d’accéder plus facilement à ces services. À mesure que davantage de personnes sont confrontées à des risques pour la santé, la demande de produits de santé cardiovasculaire ne pourra que croître.

Coûts réduits

Les méthodes actuelles de pontage cardiaque sont efficaces mais nécessitent des améliorations. Cette dernière avancée améliorera leurs résultats et rendra ces options plus abordables pour le grand public. Cette recherche permet l’impression constante et facile de ces produits lorsqu’ils sont nécessaires. À l’avenir, ces coûts diminueront davantage à mesure que l’équipe élargira ses recherches et développements matériels.

Greffes vasculaires de petit diamètre

L’un des principaux avantages de cette découverte est qu’elle permet aux professionnels de santé de créer des greffes vasculaires de petit diamètre. Par le passé, les méthodes d’impression de veines étaient limitées par l’épaisseur minimale des passages. Cette limitation était due à un manque d’intégrité structurelle.
Cette dernière avancée améliore la performance structurelle des veines bio‑imprimées ultra‑minces, permettant aux chercheurs de créer des modèles plus petits et plus précis lorsque cela est nécessaire. De plus, cela prend moins de temps pour imprimer ces alternatives durables.

Greffe plus longue

Un autre avantage majeur que cette étude apporte à l’industrie est la capacité d’imprimer des greffes plus longues. Le gel utilisé dans les méthodes précédentes n’avait pas l’intégrité structurelle nécessaire pour résister aux variations de pression lors d’impressions plus longues. À mesure que la veine augmentait en longueur, les fluctuations de pression et le risque d’effondrement augmentaient.
Cette nouvelle méthode d’impression 3D utilisant le renforcement par nanofibres élimine ce problème, chaque portion de la veine ayant une résistance et une épaisseur équivalentes. Cette approche permet des détours plus complexes et plus longs, ce qui pourrait sauver de nombreuses vies dans les années à venir.

Chercheurs sur les maladies cardiovasculaires

La recherche a été dirigée par Faraz Fazal et menée à l’Université Heriot‑Watt en collaboration avec le Roslin Institute de l’Université d’Édimbourg. D’autres chercheurs ayant contribué au projet incluent Ferry P.W. Melchels, Andrew McCormack, Andreia F. Silva, Ella‑Louise Handley, Nurul Ain Mazlan, Anthony Callanan, Vasileios Koutsos et Norbert Radacsi.

Entreprises pouvant exploiter l’étude sur les maladies cardiovasculaires

Cette dernière découverte est sûre de provoquer des vagues dans le secteur médical. Elle pourrait aider à améliorer la vie de millions de personnes tout en générant des revenus pour les entreprises assez intelligentes pour l’exploiter à temps. Voici quelques entreprises qui sont bien positionnées pour accomplir cette tâche.

1. Abbott Laboratories

(ABT )

Abbott Laboratories est en activité depuis 1888 et est un fournisseur leader de soins de santé cardiovasculaires, neurologiques et métaboliques. L’entreprise propose des stents, des valves cardiaques et des dispositifs implantables utilisés dans le monde entier pour aider les personnes atteintes de maladies cardiovasculaires à vivre une meilleure qualité de vie.

L’entreprise possède de nombreux bureaux et emploie plus de 90 000 personnes à l’échelle mondiale. Elle détient des brevets sur plusieurs dispositifs de soins cardiaques et commercialise ses produits dans plus de 100 marchés. Aujourd’hui, Abbott Laboratories est l’un des noms les plus reconnus dans le secteur des soins cardiovasculaires. Le fabricant a connu une croissance considérable récemment grâce à une combinaison d’innovation et d’un meilleur positionnement sur le marché.

Abbott Laboratories a réalisé un chiffre d’affaires de 22 milliards de dollars en 2024 selon ses dernières déclarations. Elle est également cotée mondialement sur les bourses de New York, Chicago, Pacifique, Suisse et Londres. Tous ces facteurs et l’engagement de l’entreprise à mener la charge vers les soins cardiovasculaires font de cette action un ajout judicieux à votre portefeuille.

2. Boston Scientific Corporation

(BSX )

Boston Scientific Corporation a été fondée en 1979 dans le Massachusetts. Elle s’est rapidement imposée sur le marché pour devenir aujourd’hui un fournisseur de premier plan de dispositifs cardiovasculaires, connue surtout pour ses stents, pacemakers et défibrillateurs implantables. Ces dispositifs aident à sauver des milliers de vies chaque année à travers le monde.

De plus, l’entreprise a pris plusieurs engagements pour créer un marché plus durable. Elle a été reconnue pour ses efforts, notamment en étant répertoriée sur le Dow Jones Sustainability Index et dans la liste des entreprises les plus JUSTES d’Amérique de Forbes. Notamment, Boston Scientific Corporation a récemment procédé à une réorganisation visant à accroître l’efficacité et à renforcer la confiance des investisseurs. Cette manœuvre a porté ses fruits, l’entreprise affichant une évolution positive de son action en 2024.

Avenir des imprimantes 3D en santé

L’avenir des soins de santé dépendra de la capacité à mettre ces solutions à faible coût à la disposition du public. Cette nouvelle technique hybride pourrait ouvrir la voie à des soins plus rapides et plus abordables pour ceux qui en ont le plus besoin. Voici d’autres avancées de l’impression 3D en santé qui font sensation.

Médicaments imprimés en 3D

Le domaine des médicaments imprimés en 3D s’étend avec de nouvelles techniques de fabrication qui émergent chaque semaine. Ce mois-ci a vu des développements passionnants lorsqu’une équipe de chercheurs a créé une méthode pour vérifier le dosage et la qualité en temps réel. Cette avancée pourrait permettre d’imprimer les médicaments plus rapidement et dans des zones éloignées, sauvant ainsi des millions de vies chaque année.

Organes imprimés en 3D

Lorsque vous pensez au développement de médicaments imprimés en 3D, vous ne pensez peut-être pas à où et comment tester ces créations. Heureusement, une équipe innovante d’ingénieurs a créé une imprimante 3D « body‑on‑chip » qui permet des tests approfondis de médicaments de manière sûre. Cette nouvelle méthode réduit les coûts et permet aux chercheurs de créer des caractéristiques corporelles spécifiques pour tester des concepts.

Impression de tissu cérébral

Le bioprinting est un sujet brûlant qui ouvre la porte à de nouveaux traitements et procédures. Les ingénieurs travaillent depuis des années à recréer certains types de tissus présents dans le corps. Pour la première fois, des chercheurs ont réussi à créer un tissu qui imite le tissu cérébral en laboratoire. L’alternative imprimée en 3D intègre un gel souple qui permet aux neurones de croître et d’interagir entre eux, reproduisant ainsi leur comportement dans un cerveau normal.

L’impression 3D peut aider les patients atteints de maladies cardiovasculaires

Ces avancées ouvrent la porte à un nouveau niveau de soins cardiovasculaires où les prestataires peuvent offrir de l’aide plus rapidement et plus efficacement. Créer des traitements cardiovasculaires plus solides, plus longs et plus sûrs réduit les taux d’échec et pourrait prolonger la vie de millions de patients dès aujourd’hui. Ainsi, vous devriez vous attendre à en entendre davantage sur cette étude dans les mois à venir.

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