Des implants imprimés en 3D traitent les lésions de la moelle épinière

, , , biothechnologie https://farm8.staticflickr.com/7897/39798309463_53f00a54e3_b.jpg https://farm8.staticflickr.com/7897/39798309463_53f00a54e3_b.jpg Technologie Média 0 https://technologiemedia.net/2019/01/16/des-implants-imprimes-en-3d-traitent-les-lesions-de-la-moelle-epiniere/#respond
994

rat-moelle-épinière-impression-3D

Pour la première fois, des chercheurs de la faculté de médecine de l’Université de Californie à San Diego et de l’institut d’ingénierie en médecine ont utilisé des technologies d’impression 3D rapides pour créer une moelle épinière, puis ont implanté avec succès cet échafaudage, chargé de cellules souches neurales, dans une blessure chez le rat.

Un implant imprimé en 3D

Les implants, décrits dans une étude publiée dans l’édition du 14 janvier de Nature Medicine, sont destinés à favoriser la croissance nerveuse lors de lésions de la moelle épinière, en rétablissant les connexions. Dans les modèles de rats, les échafaudages soutenaient la repousse des tissus, la survie des cellules souches et l’expansion des axones des cellules souches neurales hors de l’échafaudage et dans la moelle épinière des rats.

«Ces dernières années, nous nous sommes progressivement rapprochés de l’objectif d’une régénération abondante et à distance des axones blessés dans les lésions de la moelle épinière, ce qui est fondamental pour une véritable restauration de la fonction physique», a déclaré le coauteur principal Mark Tuszynski. , MD, Ph.D., professeur de neuroscience et directeur de l’Institut de neuroscience translationnelle de la Faculté de médecine à l’UC San Diego. Les axones sont les longues extensions filiformes des cellules nerveuses qui se connectent à d’autres cellules.

« Ce nouveau travail nous rapproche encore plus de la réalité », a ajouté le copremier auteur, Kobi Koffler, PhD, assistant scientifique du projet au laboratoire de Tuszynski, « car l’échafaudage en 3D récapitule les minces rangées d’axones dans la moelle épinière. Il aide à organiser les axones en régénération afin de reproduire l’anatomie de la moelle épinière blessée.  »

Le coauteur principal Shaochen Chen, PhD, professeur de nano-ingénierie et professeur à l’Institut d’ingénierie en médecine de l’Université de San Diego, ses collègues ont utilisé une technologie d’impression 3D rapide pour créer un échafaudage imitant les structures du système nerveux central.

«Comme un pont, il aligne les axones en régénération d’un bout à l’autre de la lésion médullaire. Les axones par eux-mêmes peuvent se diffuser et repousser dans n’importe quelle direction, mais l’échafaudage garde les axones en ordre, les guidant dans la bonne direction pour compléter la connexion de la colonne vertébrale », a déclaré Chen.

Impression plus rapide et plus précise

Les implants contiennent des dizaines de minuscules canaux d’une largeur de 200 micromètres (deux fois la largeur d’un cheveu humain) qui guident la croissance des cellules souches neurales et des axones le long de la lésion de la moelle épinière. La technologie d’impression utilisée par l’équipe de Chen permet de réaliser des implants de deux millimètres en 1,6 seconde. Les imprimantes à buses traditionnelles mettent plusieurs heures à produire des structures beaucoup plus simples.

Le processus est adaptable à la taille de la moelle épinière humaine. À titre de preuve de concept, les chercheurs ont imprimé des implants de quatre centimètres modélisés à partir d’IRM de lésions médullaires humaines. Ceux-ci ont été imprimés en 10 minutes.

«Cela montre la flexibilité de notre technologie d’impression 3D», a déclaré Wei Zhu, Ph.D., copremier auteur, chercheur post-doctoral en nanotechnologie dans le groupe de Chen. «Nous pouvons rapidement imprimer un implant parfaitement adapté au site lésé de la moelle épinière, quelles que soient sa taille et sa forme.»

Restauration des connexions perdues

Les chercheurs ont greffé des implants de deux millimètres, chargés de cellules souches neurales, aux sites de lésions de la moelle épinière chez le rat. Après quelques mois, le nouveau tissu avait complètement repoussé sur toute la lésion et reliait les extrémités sectionnées de la moelle épinière. Les rats traités ont retrouvé une amélioration motrice fonctionnelle significative de leurs pattes postérieures.

« Cela marque une autre étape clé dans la conduite d’essais cliniques pour réparer les lésions de la moelle épinière chez les humains », a déclaré Koffler. «L’échafaudage fournit une structure physique stable qui favorise la prise de la greffe et la survie des cellules souches neurales. Il semble également protéger les cellules souches greffées de l’environnement souvent toxique et inflammatoire d’une lésion de la moelle épinière et aider à guider complètement les axones à travers le site de la lésion.  »

De plus, les systèmes circulatoires des rats traités avaient pénétré à l’intérieur des implants pour former des réseaux fonctionnels de vaisseaux sanguins, ce qui a aidé les cellules souches neurales à survivre.

«La vascularisation est l’un des principaux obstacles à l’ingénierie des implants tissulaires qui peut durer longtemps dans le corps», a déclaré Zhu. «Les tissus imprimés en 3D ont besoin d’un système vasculaire pour se nourrir suffisamment et évacuer les déchets. Notre groupe a déjà travaillé sur des réseaux de vaisseaux sanguins imprimés en 3D, mais nous ne l’avons pas inclus dans ce travail. La biologie s’en occupe tout naturellement pour nous en raison de l’excellente biocompatibilité de nos échafaudages en 3D. »

Des tests seront éventuellement faits chez l’humain

Cette avancée marque l’intersection de deux lignes de travail de longue date à l’École de médecine de l’UC San Diego et à l’École d’ingénierie Jacobs, avec des progrès constants et progressifs. Les scientifiques développent actuellement cette technologie et testent de plus grands modèles animaux en vue de tests potentiels sur l’homme.

Les prochaines étapes comprennent également l’incorporation de protéines dans les échafaudages de la moelle épinière qui stimuleront davantage la survie des cellules souches et la croissance des axones.

Source : UC San Diego Health

https://farm8.staticflickr.com/7897/39798309463_53f00a54e3_b.jpg