Technique médicale : Imprimé et cousu

21. septembre 2015
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Peu chères, précises et rapide : de plus en plus souvent, le médecin implante dans le corps de son patient des pièces qui sont le produit d’une impression 3D. La combinaison de cellules vivantes et échafaudages biocompatibles ne devrait pas seulement révolutionner la médecine régénérative.

Les développeurs de médicaments parlent depuis longtemps de la connexion entre le diagnostic individuel et l’administration du médicament adapté, c’est la médecine personnalisée du futur. Mais un tel système peut-il fonctionner dans la technologie médicale ? Est-il possible de réaliser sur mesure des articulations de hanche, des endoprothèses artérielles, ou des tissus sans broyage, forage ou culture cellulaire prolongée pour un patient en particulier afin que ceux-ci s’adaptent correctement ? La réponse à cette question est une méthode qui fournit depuis longtemps des modèles-prototypes avant le début de la production en série, l’impression 3D.

Aussi bien que l’original

Les tissus imprimés peuvent avoir des avantages, surtout si l’irrigation ne dépend pas d’un système vasculaire ramifié. En avril de cette année, un groupe de travail international a publié les plans de construction d’un nouveau tissu cartilagineux. En ce qui concerne ses propriétés physiques, à savoir, l’élasticité et la résistance à des charges mécaniques, il s’agit d’un modèle naturel très proche du genou. Le cadre fournit aux chondrocytes une nouvelle maison. Par le biais de « Melt Electrospinning Writing », des fibres très fines sont tressées dans un hydrogel. Selon les besoins, ces fibres de PCL (poly-ε-caprolactone) donnent plus ou moins de force au tissu avec des valeurs maximales qui étaient auparavant difficilement atteintes. Dans le même temps, il est élastique et conserve sa forme même après un stress mécanique intense. Des études initiales avec des chondrocytes implantés ont montré que non seulement les cellules conservent leur morphologie, mais également leur fonction et réagissent au stress par un changement de l’expression génique. Après quelques années, le corps aura entièrement démonté la tresse artificielle et, dans une situation idéale, l’aura remplacé par une auto-production. Les études cliniques devraient commencer sous peu.

Non seulement les chirurgiens orthopédistes pourraient utiliser un tel tissu de remplacement, mais les chirurgiens d’autres disciplines aussi. Le co-auteur Dietmar Hutmacher mène actuellement des recherches à Munich et imagine aussi des applications dans la reconstruction de la poitrine de la femme ou la réparation du tissu cardiaque. « Nous devons implanter l’échafaudage sous le muscle », dit Hutmacher, et le tissu renforcé de fibres pourrait déclencher la « régénération de grandes quantités de tissu mammaire ainsi que de valves cardiaques très sollicitées du point de vue biodynamique ».

Soutien grandissant pour des voies respiratoires faibles

Une autre application de ces matrices 3D a été publiée par des chercheurs de l’Université Ann Arbor dans le Michigan en mai de cette année dans « Science Translational Medicine ». Ils ont montré que l’impression des implants aide non seulement les adultes mais aussi les enfants, chez lesquels le soutien doit grandir en parallèle. Chez les jeunes patients atteints de trachéobronchomalacie, le tissu conjonctif des grandes voies aériennes est si faible qu’il s’effondre régulièrement lors de la respiration. Auparavant, la trachéotomie avec la méthode de ventilation mécanique était le choix fait pour ces enfants, mais il était associé à un taux élevé de complications. Un arrêt respiratoire et ses conséquences pour le cœur et la circulation entraînaient souvent un retard de croissance ou la mort.

Chez trois patients entre trois et seize mois, un échafaudage en dehors de l’enveloppe des bronches et qui y est cousu a fait ses preuves. Grâce à sa forme cylindrique ouverte, il croît avec l’agrandissement des voies respiratoires. Là encore, le matériau (PCL) se dissout au bout de quelques années, lorsque le tissu conjonctif est suffisamment solide pour résister lui-même aux charges de pression. Selon les données exactes des tomodensitogrammes précédents, l’imprimante 3D a ainsi conçu de manière personnalisée une assistance respiratoire.

De l’appareil auditif à l’organe imprimé

En pédiatrie particulièrement, des pièces imprimées peuvent avoir des avantages particuliers sur la production de masse ou le travail manuel laborieux. Basées sur des mesures réalisées par des techniques d’imagerie, elles peuvent être produites en quelques jours sur mesure par l’imprimante. Selon les besoins, le produit se compose de matériaux différents. Ainsi, des scientifiques d’Oxford firent un rapport en 2013 sur un tissu micellaire qu’ils avaient imprimé avec des gouttelettes d’eau sur une surface graisseuse. Grâce aux liposomes des cellules, le tissu peut échanger des signaux et se contracter, changeant ainsi sa forme.

En dentisterie, les médecins ont publié la mise en place d’un échafaudage imprimé et l’utilisation de facteurs de croissance dans un canal radiculaire après une grosse malformation. Après une année, la guérison avait bien réussi.

La liste des produits d’impression pour une utilisation médicale s’allonge de plus en plus : des implants osseux aux lentilles de vue, des modèles d’organes anatomiques à la technologie pharmaceutique. Ainsi, maintenant, des médicaments imprimés dans la forme posologique adéquate pour chaque patient correspondent mieux aux besoins du patient que la pilule dans le paquet standard. Les aides auditives, dont la forme est adaptée à l’anatomie individuelle de leur utilisateur, viennent aujourd’hui à près de 100 pour cent de l’impression. Grâce aux cellules souches ou aux cellules d’organes différenciés, même de petits modèles tissulaires qui fonctionnent bien dans des tests pharmacologiques personnalisés sont produits rapidement et ne sont pas trop chers. Avec une conception appropriée, la tête d’impression n’affecte pas la viabilité des cellules. Cela ouvre des perspectives en médecine régénérative allant jusqu’à l’organe imprimé.

Vascularisation par le jet

Quand il s’agit de tissu conjonctif pas trop épais tel que le cartilage, les imprimantes n’ont maintenant plus de problèmes pour construire des structures multicouches complexes. Des problèmes se posent dans les organes à partir d’une épaisseur de 150 à 200 microns qui nécessitent un canal d’alimentation et d’évacuation des déchets. L’intégration de ces vaisseaux dans le tissu, était jusqu’à récemment un obstacle extrêmement important. Cependant des scientifiques de Harvard, Stanford et Sidney ont récemment annoncé qu’ils avaient incorporé un réseau capillaire fonctionnel dans les tissus imprimés.

Des modèles imprimés ont entre-temps aidé le chirurgien à enlever des petites métastases du foie, à remplacer des os du crâne après un traumatisme ou à produire une mâchoire à partir de la poudre de titane dans un court laps de temps. Toutes ces applications sont des cas bien particuliers. Avant qu’une une imprimante de tissu ne soit régulièrement utilisée dans les hôpitaux ou dans le cabinet du médecin, des études doivent montrer sur un plus grand nombre de patients et avec des observations à long terme que la méthode et les matériaux sont, de façon permanente, sécuritaires et fonctionnels.

Do-it-yourself médical ?

Finalement, il pourrait également arriver que, pour des raisons financières, une méthode de do-it-yourself pour les pièces détachées humaines soit nécessaire. On peut aussi bien imaginer dans quelle mesure une telle concurrence peut contribuer à améliorer la qualité à un prix abordable que les potentielles utilisations abusives de cette technologie.

Jusqu’ici, environ onze millions de dollars ont été injectés dans le développement médical de l’impression 3D. Selon les experts, cela est censé changer de façon significative dans les 10 ans à venir. Environ deux milliards de dollars d’investissement pour les hôpitaux, les cabinets et laboratoires médecin vont ensuite passer dans la technologie d’impression. Peut-être que, bientôt, les médecins prélèveront des cellules-souches sur le nouveau-né immédiatement après l’accouchement, qui seront utilisées plus tard au cours de la vie en cas de besoin de réparation de cellules d’organes nécessaires et incorporés grâce à l’impression dans un tissu à synthèse rapide. L’imprimante qui réalise des réparations du tissu endommagé directement dans la salle d’opération grâce à une télécommande et un bras articulé est, pour le moment encore, une vision, mais peut-être bientôt une réalité.

2 note(s) (4.5 ø)
Chirurgie, Médecine

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1 commentaire:

Psychologue Anita Violon-Jurfest
Psychologue Anita Violon-Jurfest

Merci pour cet article particulièrement informatif.
Le futur n’est plus à notre porte, il se conjugue au présent.
La science-fiction est devenue de la science et de la technique.
Wow!

Anita Violon, psychologue

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