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Article

1 - CADRE GÉNÉRAL

2 - PRINCIPE DU BIO-PRINTING

3 - MATÉRIAUX SUPPORTS DU BIO-PRINTING

4 - MILIEUX VIVANTS EN BIO-PRINTING

  • 4.1 - Effets mécaniques
  • 4.2 - Impression de cellules-souches
  • 4.3 - Hétérogénéité des populations cellulaires

5 - DIFFÉRENTES STRATÉGIES DE BIO-IMPRESSION

6 - APPLICATIONS POUR LA BIO-IMPRESSION

  • 6.1 - Cadre général
  • 6.2 - Développements industriels

7 - APPROCHE RÉGLEMENTAIRE

8 - CONCLUSION

9 - GLOSSAIRE

| Réf : RE268 v1

Applications pour la bio-impression
Bio-printing - État des lieux et perspectives

Auteur(s) : Emmanuel GUÉDON, Laurent MALAQUIN, Jean-Claude ANDRÉ

Date de publication : 10 févr. 2017

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RÉSUMÉ

Le bio-printing vise à mettre à disposition des biologistes et des médecins des procédés permettant de déposer des suspensions cellulaires, des solutions aqueuses ou des hydrogels sur des supports biocompatibles, en limitant les différents stress que peuvent subir les cellules par les procédés de fabrication additive pour atteindre une fonctionnalité biologique souhaitée dans les tissus ou organes bio-imprimés. Cet article dresse un état des lieux de ce domaine émergent, essentiellement proche de la preuve de concept. Il s’agit entre autres de décrire cette technologie en prenant en compte les verrous imposés par le vivant ainsi que des moyens pour les lever.

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Auteur(s)

INTRODUCTION

Le bio-printing appartient à l’ingénierie du vivant, qui intègre les sciences physiques, chimiques, mathématiques, ainsi que les principes et les connaissances en biologie et en médecine : il vise la fabrication d’organes ou de tissus vivants. Relativement aux techniques de fabrication additive classiques, l’impression d’éléments biologiques ajoute un niveau de complexité important aux procédés car il est nécessaire de structurer « intelligemment » des matériaux vivants ou non, mimant la matrice extracellulaire et de contrôler les distributions spatiales de différents types de cellules ou de biomolécules pouvant jouer un rôle sur la différenciation cellulaire, leur croissance ou leur mort. Dans les faits, la fabrication d’un tissu biologique par bio-printing s’effectue de la manière suivante :

  • une première étape consiste à conceptualiser par ordinateur l’architecture du tissu biologique puis à programmer les paramètres d’impression des « encres » contenant des cellules. Il convient généralement de prévoir un support (scaffold  ) sur lequel les cellules vont adhérer et se développer. De même, les processus de transfert nutritionnel doivent être anticipés pour permettre un développement effectif des cellules ;

  • les « tissus biologiques » sont ensuite imprimés couche-par-couche à l’aide d’automates qui reproduisent les motifs conçus par ordinateur en déposant par exemple des microgouttelettes d’encres biologiques ;

  • la dernière étape repose sur la maturation du tissu imprimé en bioréacteur. Cette étape permet aux cellules de s’auto-organiser jusqu’à faire émerger des fonctions biologiques spécifiques.

L’objet de l’article est de présenter les potentialités de cette technologie émergente avec ses verrous scientifiques et techniques.

Points clés

Domaine : Bioingénierie

Degré de diffusion de la technologie : émergence

Technologies impliquées : fabrication additive, impression 3D, biologie cellulaire

Domaines d’application : ingénierie tissulaire, médecine régénérative, cosmétologie, recherche fondamentale et essais biologiques

Principaux acteurs français :

  • Pôles de compétitivité : Eurobiomed, Cancer Bio Santé, Alsace Biovalley, Atlanpole Biothérapies, Lyonbiopôle, Medicen Paris Région, Xylofutur, Nutrition Santé Longévité

  • Centres de compétence : Alpha Nov, CellSpace

  • Industriels :

Autres acteurs dans le monde :

Voir la section « En savoir plus ».

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VERSIONS

Il existe d'autres versions de cet article :

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-re268


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6. Applications pour la bio-impression

6.1 Cadre général

Parmi les nombreux exemples qu’il est possible d’envisager, citons :

  • un crâne pour permettre une simulation d’un acte chirurgical dans le cerveau (Giannatsis et Dedoussis ) ;

  • des fantômes utilisables en médecine (empreintes digitales en médecine légale) ;

  • des mains artificielles pour calibration d’instruments médicaux (Arora et al) ;

  • des cartilages (Harrison ) ;

  • une prothèse de doigt (Formlabs.com ) ;

  • de nombreuses applications en odontologie (Digicad  ; Carbon 3D ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - 3D Printing Buzz -   Archives for the category bio-printing organs/human tissue cells  -  (2015) http://textually.org/3DPrinting/cat_printable_ organs.html

  • (2) - AFNOR -   NF EN ISO 10993-2010. Évaluation biologique des dispositifs médicaux  -  (2010).

  • (3) - AFNOR -   NF en ISO 14971-2013. Dispositifs médicaux : application à la gestion des risques  -  (2013).

  • (4) - ANDERS (G.) -   L’obsolescence de l’Homme.  -  Encyclopédie des nuisances, Ivrea Éd., Paris (1956).

  • (5) - ANDRÉ (J.C.), BOUCHY (M.), VIOVY (J.L.), VINCENT (L.M.), VALEUR (B.) -   Use of regularization operators together with LAGRANGE multipliers in numerical deconvolution of fluorescence decay curves.  -  Comp. and Chem., 6, p. 5-13 (1982).

  • (6) - ARCAUTE (K.), MANN (B.K.), WICKER...

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