Développement de médicaments à l’aide d’échafaudages bioélectroniques – Un autre cas d’utilisation de l’impression 3D

Le secteur de la fabrication additive continue de montrer un potentiel presque illimité. Les innovations ont permis aux imprimantes 3D de créer des figurines personnalisées jusqu’à imprimer des quartiers entiers, des appareils électroniques fonctionnels et même des organes humains. Aujourd’hui, des chercheurs de l’Université Washington de Saint-Louis ont mis au point une nouvelle méthode d’impression 3D d’échafaudages bioélectroniques conçus pour soutenir la formation de tissus. Bien que cette technologie ne permette pas encore l’impression directe d’organes entièrement fonctionnels, elle représente une étape importante vers l’amélioration des tissus artificiels destinés à des applications médicales.

Méthodes traditionnelles de développement de tissus

La plupart des gens ignorent que le développement des tissus est un processus crucial pour les tests de médicaments et d’autres pratiques médicales vitales. Les chercheurs utilisent des structures naturelles ou artificielles qui supportent une variété de cellules, notamment des cellules primaires, des cellules souches et des lignées cellulaires immortalisées, pour créer des tissus vivants destinés aux tests de médicaments et à d’autres fins.

Cellules sanguines

L'échafaudage permet aux cellules de croître et de se développer. L'objectif est de recréer la physiologie humaine, ce qui permet de tester et de surveiller les traitements sur des cellules vivantes. Par exemple, les chercheurs pourraient utiliser ces échafaudages pour créer des modèles tissulaires destinés à tester des médicaments, ce qui pourrait améliorer notre compréhension de la façon dont les médicaments interagissent avec les systèmes biologiques.

Bioélectronique

Le domaine de la bioélectronique se concentre sur l'intégration des propriétés électroniques aux systèmes biologiques. Les recherches de l'Université de Washington exploitent ce concept en développant des échafaudages imprimés en 3D qui soutiennent la formation des tissus tout en maintenant la conductivité électrique, ce qui pourrait être utile dans le développement de médicaments et la médecine régénérative. Ces dispositifs offrent plus de flexibilité en termes d'applications et de capacités.

Il est intéressant de noter que le concept de bioélectronique est une théorie vieille de plusieurs siècles qui repose sur l’utilisation de stimuli électroniques pour traiter les maladies. Dans l’Antiquité, certaines cultures, comme les Égyptiens, utilisaient des animaux électriques comme les poissons pour réduire la douleur et l’inflammation.

Au XVIIe siècle, l'électrothérapie était une pratique médicale répandue dans toute l'Europe. Au XIXe siècle, les humains ont appris à maîtriser et à produire l'électricité de manière autonome, éliminant ainsi le recours aux animaux producteurs d'électricité. Aujourd'hui, la technologie bioélectronique est largement utilisée pour diverses raisons.

Inconvénients de la bioélectronique

Aujourd’hui, le marché de la bioélectronique est limité car la majorité des matériaux conducteurs sont rigides. Cette rigidité a réduit leur capacité à être utilisés dans certains scénarios où leurs restrictions physiologiques pourraient entraîner des effets indésirables. Heureusement, ce scénario est peut-être sur le point de changer.

Étude sur les échafaudages bioélectroniques

Une étude¹ Publié dans la revue Advanced Materials Technologies et intitulé « 3D Printed Bioelectronic Scaffolds with Soft Tissue-Like Stiffness », ce document présente une nouvelle méthode d’impression 3D permettant de produire des échafaudages bioélectroniques fiables. Selon les chercheurs, ces échafaudages bioélectroniques imprimés en 3D offrent l’environnement idéal pour la croissance des cellules et des tissus.

PEDOT : PSS,

L'étude se penche sur l'utilisation d'un nouveau matériau appelé PEDOT : PSS (poly(3,4-éthylènedioxythiophène) : poly(styrène sulfonate)) comme structure d'échafaudage. Il est intéressant de noter qu'il est construit selon une structure en treillis conçue pour soutenir les cellules. Il est à noter que cette structure est immergée dans un gel à base d'eau dans le cadre du processus.

Ce gel possède de nombreux pores dont la taille varie de 150 à 300 micromètres. À l'œil nu, l'échafaudage ressemble à des points de couleur foncée de 6 mm de large qui ne servent à rien. Cependant, ces pores sont des composants essentiels qui aident à favoriser une croissance cellulaire saine.

Les pores aident à déterminer des facteurs clés tels que la vitesse et la direction dans laquelle la culture cellulaire se développera. Ils jouent également un rôle dans la manière dont chaque cellule interagira et se multipliera. Cette flexibilité permet aux chercheurs d'affiner leurs créations avec des spécifications exactes. Ils peuvent même ajuster de petits détails comme l'angle des pores pour modifier l'ensemble de la disposition des lignes de la grille de la structure de support.

Résultats des tests sur les échafaudages bioélectroniques

Les ingénieurs ont constaté que leur échafaudage résistait parfaitement par rapport aux méthodes traditionnelles. Ils ont découvert que l'utilisation du PEDOT:PSS offre de nombreux avantages, notamment la stabilité et les capacités conductrices. Cette caractéristique permet la création de systèmes électroniques hydratés

Ce type d'électronique existe dans un cadre vivant. Il pourrait un jour s'avérer crucial dans le processus de traitement des blessures graves et plus encore. Le facteur clé est que le cadre excelle dans le maintien de la biostabilité. Des tests supplémentaires ont démontré que les cellules présentaient une morphologie et une prolifération élevées, ce qui en fait le microenvironnement idéal pour la croissance.

Avantages des échafaudages bioélectroniques

Cette étude présente de nombreux avantages pour le marché. Tout d'abord, sa flexibilité permettra aux chercheurs de créer de nouvelles méthodes d'analyse des tissus et de nouveaux dispositifs électroniques. Ces essais innovants pourraient déboucher sur des avancées médicales majeures.

Plus rapide

L’impression 3D permet aux chercheurs de concevoir avec précision des structures d’échafaudage, ce qui simplifie potentiellement certains aspects de l’ingénierie tissulaire. Cependant, le processus global de croissance des tissus nécessite encore du temps pour que les cellules se développent et s’intègrent dans l’échafaudage. Par le passé, les échantillons cultivés en laboratoire pouvaient prendre des semaines à se terminer et à mûrir. De plus, leur collecte ou leur création individuelle prenait du temps. Cette nouvelle méthode d’impression 3D améliore l’efficacité, élimine le gaspillage et permet des temps d’impression beaucoup plus rapides.

Souplesse

L'un des principaux avantages de cette recherche réside dans sa flexibilité. L'équipe a constaté qu'elle pouvait modifier de nombreux aspects du développement cellulaire simplement en modifiant la taille et l'emplacement des structures. Cette flexibilité permettra aux ingénieurs de créer le type de tissu exact nécessaire pour garantir l'efficacité de leurs derniers traitements.

Disponibilité

Un autre avantage majeur de cette recherche est le fait que les tissus imprimés en 3D sont beaucoup plus accessibles que les échantillons traditionnels cultivés en laboratoire. Permettre aux fabricants de médicaments d'imprimer facilement des tissus permettra des inspections de médicaments plus rapides et plus approfondies. À l'avenir, ce type d'imprimante 3D pourrait être trouvé dans votre établissement de santé local où il pourrait jouer plusieurs rôles dans votre processus de traitement.

Applications des échafaudages bioélectroniques

Les applications potentielles de cette technologie sont nombreuses. Un jour, ces structures pourraient être utilisées pour la réparation de tissus humains ou la fabrication d'implants. Idéale pour ce scénario, elle peut être créée rapidement, adaptée aux besoins des patients et prendre en charge l'intégration directe de composants électroniques et de capteurs.

La possibilité d'imprimer en 3D des implants, des stimulateurs cardiaques et d'autres technologies intelligentes va certainement changer le marché. À l'avenir, cette technologie permettra de fabriquer des appareils plus légers, plus rapides et plus résistants, plus durables et imitant les tissus de votre peau. Ces appareils seront équipés de capteurs qui fourniront des informations précieuses sur tous les aspects de votre santé.

De plus, ces recherches permettront d’approfondir les études sur l’activité cellulaire, et de découvrir de nouveaux liens biophysiques que les ingénieurs n’avaient jamais soupçonnés. Ainsi, les ingénieurs pourront utiliser cette technologie pour s’assurer que les nouveaux médicaments bénéficient du plus haut niveau de tests avant d’être approuvés, réduisant ainsi le risque de faute professionnelle et de blessure.

Chercheurs en échafaudages bioélectroniques

Les recherches sur les échafaudages bioélectroniques ont été menées par Alexandra Rutz et Somtochukwu Okafor de l'Université Washington de Saint-Louis. Depuis la publication de leurs résultats, l'équipe a déposé une demande de brevet pour son échafaudage bioélectronique. Le groupe cherche désormais à étendre les tests pour démontrer la résilience de ces échafaudages dans des environnements réels et en tant que politique de traitement viable.

Principales sociétés de biotechnologie

Le secteur de la bioélectronique est en plein essor. L'intelligence artificielle et d'autres technologies continuent de pousser ce secteur vers des résultats innovants. Aujourd'hui, la biotechnologie continue de remodeler le monde dans lequel nous vivons. Voici une entreprise qui a été pionnière sur le marché de la biotechnologie grâce à ses offres et produits uniques.

Vertex Pharmaceuticals

Vertex Pharmaceutique (VRTX + 1.63%) est entré sur le marché en 19898. Il a été fondé par Joshua Boger et Kevin J. Kinsella pour aider les professionnels de la santé à trouver de meilleurs processus de traitement pour les maladies graves.

Depuis son lancement, la société a réussi à obtenir l'approbation de la FDA pour plusieurs médicaments comme Kalydeco, Orkambi, Symdeko et Trikafta/Kaftrio, conçus pour lutter contre les maladies cellulaires comme la fibrose kystique. À ce titre, la société continue de proposer de nouvelles solutions biotechnologiques sur le marché.

Vertex Pharmaceuticals a récemment lancé des thérapies par modification génétique pour la bêta-thalassémie et la drépanocytose, démontrant ainsi son rôle essentiel dans l'innovation du marché. Ce communiqué illustre la trajectoire de l'entreprise pour contribuer à résoudre de nombreux problèmes de santé parmi les plus urgents au monde.

Ceux qui recherchent une action biotechnologique fiable et bien établie devraient considérer VRTX. Les analystes considèrent VRTX comme une valeur sûre pour les investisseurs en raison de ses initiatives innovantes et de son positionnement sur le marché. De plus, sa réputation est établie et elle serait parmi les premières entreprises à bénéficier des nouvelles avancées biotechnologiques.

Les échafaudages bioélectroniques ont un brillant avenir

L’introduction d’une méthode moins coûteuse et plus fiable de construction de structures cellulaires aura un impact profond sur le secteur médical et d’autres secteurs. Plus vite les nouveaux traitements seront testés, mieux ce sera pour tout le monde. Pour l’instant, l’avenir de la croissance cellulaire et de la recherche médicale semble être sur le point de faire des découvertes majeures grâce aux recherches innovantes démontrées par cette équipe.

Vous pouvez en apprendre davantage sur la technologie passionnante de l'impression 3D Ici.

Référence de l'étude :

^{1. Okafor, SS, Park, J., Liu, T., Goestenkors, AP, Alvarez, RM, Semar, BA, Yu, JS, O'Hare, CP, Montgomery, SK, Friedman, LC, & Rutz, AL (2025). Échafaudages bioélectroniques imprimés en 3D avec une rigidité semblable à celle des tissus mous. Technologies avancées des matériaux. https://doi.org/10.1002/admt.202401528}