Bioimpression 3D

Optimisation de la bioimpression pour la biologie 3D

Les différents types de bioimprimantes pour la biologie 3D utilisent diverses techniques pour imprimer et distribuer des cellules. Ces techniques incluent l’extrusion, le jet d’encre, la stéréolithographie, la modélisation par laser ou par dépôt de fil fondu. La plupart des techniques utilisent des hydrogels chargés en cellules, qui n’imitent pas correctement l’environnement complexe nécessaire au développement d’organoïdes. Par contre, les imprimantes par extrusion, telles que le BioAssemblyBot® 400, prennent en charge ces environnements de manière adéquate avec l’avantage supplémentaire de renforcer l’évolutivité en un temps réduit. Les imprimantes par extrusion facilitent également l’utilisation d’un large éventail de bio-encres, telles que les agrégats cellulaires, les microporteurs, les hydrogels avec cellules, les composants de matrice décellularisée et bien plus encore. La bioimpression par extrusion permet une impression à haute densité cellulaire, elle est simple à mettre en œuvre, peut créer des structures poreuses sur le plan anatomique, est facile à apprendre, utilise un matériel plus abordable, forme des structures biocompatibles et réduit les dommages cellulaires.

Potentiel pour les applications émergentes de bioimpression 3D

L’avènement de la bioimpression 3D a ouvert une nouvelle ère dans l’ingénierie biomédicale en offrant des solutions transformatrices pour l’ingénierie tissulaire, le développement de médicaments, la modélisation des maladies, la médecine personnalisée et les thérapies régénératives. Cette technologie innovante permet la fabrication précise de structures biologiques fonctionnelles et révolutionne ainsi la recherche et les soins de santé grâce à sa capacité à relever les défis complexes et à améliorer la thérapeutique.

• Ingénierie tissulaire : la bioimpression pourrait révolutionner le domaine de l’ingénierie tissulaire en créant des organes miniatures fonctionnels ou « organoïdes » utilisables dans l’étude des structures biologiques. Elle pourrait répondre à la pénurie de modèles réellement représentatifs de la structure et de la fonction in vivo.
• Tests et développement de médicaments : les modèles bioimprimés peuvent être utilisés pour tester des médicaments en assurant une représentation plus exacte du comportement des médicaments dans le corps humain par rapport aux cultures cellulaires traditionnelles. Ils pourraient réduire la nécessité de tests sur animaux et améliorer l’efficacité du développement des médicaments.
• Modélisation de maladies : la bioimpression permet de créer des modèles réalistes représentant les tissus et organes humains, ce qui vous permet de mieux comprendre les maladies et de développer des traitements ciblés.
• Médecine personnalisée : la capacité à créer des tissus et des organes avec les propres cellules d’un patient ouvre la voie à la médecine personnalisée. Elle peut conduire à des traitements adaptés à la constitution génétique unique d’un individu et réduire le risque d’échec thérapeutique potentiel.
• Médecine régénérative : la bioimpression peut contribuer à la médecine régénérative en offrant un moyen pour réparer ou remplacer des tissus et des organes endommagés. Son champ d’application n’a pas encore été abordé chez l’homme, mais elle pourrait améliorer les processus naturels de guérison de l’organisme. Elle peut constituer un lien important entre les études précliniques et les études cliniques, si les protocoles permettant l’utilisation vaste et directe de cette technologie en médecine régénérative sont approuvés.

Flux de travail d’un test de bioimpression

Notre plateforme de bioimpression est dotée d’une enceinte automatisée avancée, BioAssemblyBot 400 (BAB 400) pour la conception de systèmes de modèle 3D avec un débit et une précision accrus, éliminant ainsi les problèmes courants associés aux flux de travail manuels. Le BAB 400 utilise un bras robotisé à six axes équipé de « mains BAB » interchangeables pour produire et entretenir efficacement des tissus, organoïdes et sphéroïdes vivants. Il s’intègre parfaitement à notre système d’imagerie haut contenu ImageXpress Confocal HT.ai, équipé du logiciel d’analyse d’images IN Carta, un puissant logiciel d’analyse d’images utilisant l’apprentissage automatique et l’IA. Cette solution automatisée clé en main garantit un flux de travail de test de bioimpression 3D entièrement optimisé.

1. Préparation de la suspension cellulaire : les cellules sont récoltées et comptées pour être remises en suspension dans un milieu de culture cellulaire à la concentration requise.
2. Préparation de la bio-encre : la matrice extracellulaire spécifique au test est mélangée à la suspension cellulaire, aux concentrations nécessaires et aux températures spécifiques.
3. Impression dans des puits de microplaques : la « main » de la tête d’impression du bras robotisé imprime la bio-encre contenant les cellules dans les plaques de culture cellulaire.
4. Incubation et ajout du milieu : les structures imprimées sont incubées sur la platine ou dans l’incubateur selon les exigences de température et de durée. Les cellules contenues dans les structures sont alimentées par un milieu de facteurs de croissance spécifique à la lignée cellulaire et aux conditions du test.
5. Échange de milieu et surveillance de la formation du modèle cellulaire 3D : les cellules sont alimentées périodiquement pour reconstituer les nutriments consommés. Les cellules dans les structures sont incubées et mises en croissance pendant qu’elles s’acclimatent aux étapes de test ultérieures.
6. Ajout de réactif : divers réactifs, par exemple, des facteurs de croissance, des médicaments voire même des colorants, sont ajoutés au moment nécessaire dans le flux de travail pour la croissance, le criblage de médicaments ou l’imagerie basée sur les biomarqueurs.
7. Tests, imagerie et analyse en point final : les étapes finales du flux de travail du test sont menées pour recueillir les données pertinentes. Les données recueillies sont ensuite analysées au moyen de méthodes standard ou personnalisées.

La bioimpression doit encore surmonter quelques difficultés pour améliorer les formulations de bio-encre, la vascularisation du modèle et le fonctionnement du modèle cellulaire, mais il s’agit d’une technologie prometteuse qui progresse rapidement. En dépit de ces difficultés, les chercheurs rapprochent plus que jamais la bioimpression d’une imitation des structures et des fonctions in vivo afin d’offrir des traitements ciblés, efficaces et efficients.

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