En laboratoire, des capillaires imprimés en 3D sous 10 micromètres

Dans un laboratoire de l’Université de Notre-Dame-du-Lac, des fils de gélatine plus fins que les cheveux humains les plus fins dessinent des chemins dans une matrice souple. Une fois la gélatine retirée, l’équipe de Yanliang Zhang et Yuxuan Liao obtient des réseaux de capillaires dont certains canaux mesurent moins de 10 micromètres de diamètre.

Le défi tient à l’échelle, mais aussi à la diversité des vaisseaux. Un réseau naturel passe de conduits plus larges à des capillaires minuscules. Les chercheurs impriment donc la matrice par extrusion, en déposant des biomatériaux sous pression, puis ajoutent les fils de gélatine par impression par jet d’aérosol — l’AJP, une technique qui utilise un écoulement de gaz pour focaliser le dépôt. La gélatine se liquéfie dans l’eau chaude et laisse place aux canaux.

L’équipe ajoute un logiciel d’apprentissage automatique au procédé. Il affine le débit de l’encre et celui du gaz de gainage afin de choisir les paramètres adaptés à la taille de canal souhaitée, plutôt que de procéder uniquement par essais successifs. Les chercheurs ont ainsi fabriqué des réseaux hiérarchiques en une, deux et trois dimensions.

Certains canaux ont ensuite reçu des cellules endothéliales, celles qui tapissent l’intérieur des vaisseaux sanguins. Elles ont adhéré rapidement aux parois et formé une monocouche comparable à celle observée dans des tissus humains vivants. Dans les essais décrits, cette couche a reproduit une fonction de barrière et les réseaux n’ont pas présenté de fuite.

Et alors, concrètement ? La méthode pourrait fournir des réseaux vasculaires à intégrer dans des tissus biomimétiques, des modèles d’organes sur puce pour évaluer des médicaments, ou des travaux de médecine régénérative et d’ingénierie d’organes. Elle s’attaque donc à une pièce essentielle de la bio-impression, mais le résultat reste au stade du laboratoire : aucune greffe ni aucun organe complet n’est décrit ici.