L’impression 3D a commencé à impacter différentes niches cruciales et l’industrie médicale n’est pas indifférente au changement. La technologie a émergé pour devenir l’une des innovations les plus révolutionnaires qui soient.
Les avancées autour impression en 3D ne cessent d’impressionner et de nouveaux jalons avancent pour trouver de meilleures alternatives aux solutions déjà existantes.
Bien que nous ne nous soyons même pas remis de la surprise des gadgets et des objets de décoration imprimés en 3D, les parties du corps imprimées en 3D nous ont complètement stupéfaits.
Pensez à une technologie qui pourrait vous aider à obtenir un os artificiel imprimé en quelques heures et transplanté le même jour.
Si vous pensez que nous réagissons de manière excessive, pourquoi ne pas regarder les statistiques qui montrent à quel point l’impression 3D se renforce.
Non seulement utilisé pour prototypage rapide, mais aussi capable de créer des produits finis. Et maintenant, des organes humains imprimés en 3D. Une chose est sûre, le voyage reste encore inexploré.
Nous nous attendons beaucoup à trouver plus d’inventions dans les temps à venir. Mais nous devons chérir les progrès que nous avons accomplis jusqu’à présent. La technologie a apporté de grands changements dans le créneau des sciences médicales.
Qu’est-ce que la bio-impression ? Il fait référence au processus d’utilisation d’imprimantes 3D pour créer des structures corporelles telles que les os et la peau, une couche à la fois, en utilisant un biomatériau.
Le processus est très précis et prend en compte de nombreux détails. Les cellules sont prélevées sur les patients qui ont besoin de la greffe.
Ces cellules souches sont cultivées pour former une bioencre, utilisée par les imprimantes 3D pour créer des organes du corps. Alors, ayons des informations plus détaillées sur ce que la technologie est censée faire ou fait déjà.
Un passage de l’impression 3D à la bioimpression
La bio-impression est issue de l’impression 3D. Comme nous le savons tous, l’impression 3D consiste à assembler différentes couches pour créer un modèle entier, les organes de bio-impression se déroulent de la même manière.
L’impression 3D a commencé avec un objectif pour accélérer le processus de prototypage rapide. Il est resté ainsi pendant de longues années.
Cependant, au cours des dernières années, les progrès se sont avérés révolutionnaires. Il a été reconnu comme l’un des moyens de fabrication les plus innovants pouvant avoir un impact sur d’énormes secteurs industriels.
Des pièces automobiles aux outils chirurgicaux, toutes ces applications ne sont plus des nouveautés. Ceux-ci ont déjà occupé les individus depuis longtemps. De nos jours, l’actualité flash est l’utilisation de la technologie dans la transplantation d’un organe humain.
Dans l’industrie médicale, les médecins et les chercheurs utilisent déjà l’impression 3D à de nombreuses fins. De l’impression 3D d’instruments chirurgicaux aux implants dentaires, tout se passe depuis quelques années maintenant.
Cependant, la prochaine étape n’est pas de terminer les tests déjà en cours dans le monde pour mettre la bio-impression à l’avant-garde de la transplantation d’organes humains.
Par exemple, les valves cardiaques des humains sont déjà imprimées en 3D à l’aide de différentes Technologie d’impression 3D.
Pour l’instant, la greffe ne s’est pas faite sur l’homme, mais l’avenir prometteur nous attend tous. Il y aurait probablement bientôt des avancées significatives dans le domaine des parties du corps imprimées en 3D.
L’émergence de la bioimpression est le résultat d’innovations autour de l’impression 3D qui progresse du prototypage rapide à des pièces d’ingénierie impliquant des composants biologiques. Cela implique non seulement des tissus humains, mais des vaccins et bien plus encore.
Les parties du corps peuvent-elles être imprimées en 3D ?
Bien que les possibilités restent à définir, voici ce que nous en sommes venus à reconnaître. Jetons un coup d’œil aux plus grandes percées de l’histoire de la médecine.
OS
Les remplacements d’os sont effectués en grand nombre à travers le monde. Par conséquent, l’invention par une équipe de l’Université de Swansea au Royaume-Uni a apporté une aide considérable au processus.
Grâce à leur processus de bio-impression, il est possible de générer une matrice osseuse artificielle en utilisant un biomatériau durable et régénérant.
À l’heure actuelle, les professionnels de la santé utilisent la greffe osseuse pour traiter les fractures osseuses complexes. C’est un processus chirurgical qui consiste à remplacer les os endommagés par des matériaux moulés en ciment.
Cependant, ce procédé n’est pas totalement satisfaisant car il présente peu de limitations telles qu’une intégrité mécanique insuffisante. De plus, les os synthétiques transplantés n’offrent pas de régénération des tissus osseux.
Avec des os imprimés, on peut imprimer en 3D la structure osseuse précise remplaçant la partie endommagée. Le biomatériau utilisé est non seulement durable mais aussi régénérant. Il est composé d’agarose, de gélatine, d’alginate de collagène, de polycaprolactone et de phosphate de calcium.
De plus, le matériau peut fusionner avec les os naturels avec le temps. Par conséquent, le remplacement par l’os réel au fil du temps.
Cornée
Oui, la cornée peut également être imprimée en 3D. Cela a peut-être semblé être un rêve tiré par les cheveux pour les chercheurs, il est maintenant déjà en cours de test.
L’invention va à la cagnotte d’un groupe de chercheurs de Corée du Sud. Ce prototype a été imprimé en utilisant un stroma cornéen décellularisé biocompatible avec les cellules souches.
L’objectif de l’équipe est d’améliorer l’innovation pour la rendre disponible comme une alternative concrète pour les chirurgies de la cornée concernant les cataractes et autres complications oculaires.
Cela remplacerait le besoin du donneur tout en faisant imprimer la cornée en 3D à l’aide de cette technologie émergente.
Les médecins utilisent également des cornées artificielles. Ceux-ci sont créés avec du collagène recombinant tel qu’un polymère synthétique. Le problème est que ceux-ci ne pouvaient pas être correctement infusés dans l’œil, ce qui rend impossible de rester transparent une fois l’opération terminée.
Au contraire, les cornées imprimées en 3D copient le motif en treillis des fibrilles de collagène par rapport aux cornées naturelles.
Ceci peut être réalisé en utilisant la contrainte générée par le processus d’impression 3D via la force de friction.
Par conséquent, les chercheurs ont pu réguler la conception du motif dans lequel les fibrilles ont été imprimées. Par conséquent, ceux-ci peuvent correspondre étroitement à la structure de la cornée réelle des humains.
Cartilage
BioFAB3D, un centre australien de biofabrication a créé un appareil d’impression de cartilage portable. Ils l’ont nommé BioPen.
Le BioPen est constitué de cellules souches. Ces cellules souches sont le résultat de la graisse du patient. Ces cellules souches peuvent aider à implanter chirurgicalement les échafaudages personnalisés de matériel vivant dans des articulations qui fonctionnent mal.
Comme mentionné dans le cas de l’impression 3D osseuse, le cartilage est également capable de croître à l’intérieur du corps.
Pour l’instant, les tests ont été menés avec succès sur les moutons. Et les chercheurs sont convaincus de rendre cette innovation disponible plus tôt pour la régénération du cartilage chez l’homme.
La technologie fonctionnerait simplement en plaçant une couche de bioencre à la fois pour créer une structure complète lors du travail sur les articulations.
Cœur
Les amis américains de l’université de Tel Aviv ont conçu un cœur entièrement vascularisé à l’aide de la technologie d’impression 3D. Les chercheurs ont utilisé le tissu adipeux du donneur pour accomplir la tâche.
Ces cellules graisseuses ont été cultivées, mais partiellement, puis reprogrammées pour générer des cellules cardiaques. La structure cardiaque était constituée de vaisseaux sanguins, de cellules, de ventricules et de chambres pleinement fonctionnels. La structure reproduisait les images médicales prises à partir du cœur réel du donneur.
Bien que la technologie doive encore être mise au premier plan, elle crée un énorme buzz autour d’elle. Les tests sont toujours en cours.
Un lapin a été testé mais les chercheurs n’ont pas pu pomper le sang à travers le cœur. Par conséquent, beaucoup de travail reste encore inachevé.
Mais les progrès en cours sont prometteurs et espèrent voir un cœur imprimé en 3D battre plus tôt.
Les organes imprimés en 3D semblent avoir un impact sur l’ensemble de l’établissement médical dans son ensemble. Et, ces inventions ne sont qu’une petite impression de ce que nous pouvons accomplir à l’avenir.
La peau
Cette innovation a créé de grands espoirs chez les patients brûlés. L’équipe de recherche de la Wake Forest School of Medicine a mis au point une imprimante 3D qui pourrait aider à remplacer la chirurgie traditionnelle de greffe de peau par une meilleure alternative.
L’imprimante peut en fait imprimer les cellules de la peau directement sur la plaie brûlée.
Le traitement traditionnel est basé sur l’utilisation de la peau saine du patient pour prélever la peau des parties du corps brûlées. Cependant, il y a des moments où il n’y a pas beaucoup d’endroits non brûlés dans le corps d’un patient. Rendre la chirurgie de greffe de peau presque impossible.
Cependant, lorsqu’on utilise une technique d’impression 3D, on n’a besoin que de 10 % de la taille des cellules brûlées pour régénérer toute la section des cellules brûlées.
À l’aide d’un scanner, les médecins peuvent vérifier la profondeur ainsi que la taille de la plaie brûlée. En utilisant ces données, l’imprimante 3D peut imprimer des cellules cutanées dermiques, hypodermiques et épidermiques.
Progrès des organes de bioimpression classés en trois étapes
Selon les prévisions de l’expert, les parties du corps imprimées en 3D passeraient par trois phases pour devenir le l’avenir de l’industrie des sciences médicales.
Phase 1 : Les experts estiment que de 2017 à 2020, l’organe de bio-impression sera en phase 1. Dans cette phase, les tissus imprimés en 3D et les modèles et structures basés sur eux seraient adoptés à des fins de criblage et de test.
Phase 2 : Il faudrait encore 5 ans pour progresser. À partir de 2020, il s’étendrait jusqu’en 2025. Au cours de cette période, les tissus bio-imprimés seraient utilisés pour l’implantation chirurgicale. Par exemple, dans le processus de traitement d’une fracture osseuse ou de réparation de cartilage.
Phase 3 : C’est à ce moment-là que les parties du corps imprimées en 3D telles que les reins et d’autres organes seraient disponibles pour une véritable transplantation chirurgicale. Cela ne serait possible qu’après 2025. Cependant, une fois cette phase atteinte, nous serions d’une grande aide pour ceux qui attendent depuis des années des donateurs et qui finiraient sans en obtenir.
Comment créer des parties du corps imprimées en 3D ?
Si vous avez créé des pièces 3D, ou si vous avez lu à ce sujet, vous devez savoir comment fonctionne la technologie. Il modélise la conception en couches.
Chaque couche est ajoutée sur la précédente. Et le processus se poursuit jusqu’à ce que la conception 3D complète soit traduite en un modèle 3D.
Il en va de même pour la création de parties du corps imprimées en 3D. Vous pouvez vous attendre à ce que cela fonctionne de la même manière. Voici un processus étape par étape de bio-impression des organes.
Étape 1 : La première chose dont vous auriez besoin est une exigence. En d’autres termes, vous devez savoir ce que vous allez imprimer. Soit une structure osseuse, soit une prothèse pour couvrir les défauts chirurgicaux.
Étape 2 : Pour créer la conception de l’organe 3D requis, vous devez d’abord concevoir le fichier 3D correspondant. Celui-ci doit être au format STL (Standard Tessellation Language). Pour créer le fichier, vous devez utiliser le fichier numérique acquis lors de la numérisation. Si ce n’est pas possible, vous pouvez également utiliser la conception manuelle pour créer le fichier STL.
Étape 3 : Comme c’est le cas avec l’impression 3D habituelle, le fichier STL ou tout autre format acceptable d’ailleurs est converti en G-code. Cela se fait via le logiciel slicer.
De nombreuses imprimantes 3D sont équipées d’un logiciel slicer et le processus se déroule tout seul. Cependant, certaines de ces machines nécessitent un logiciel de découpage tiers pour accomplir le travail.
Dans les deux cas, vous devez générer le code G car c’est le seul langage que l’imprimante 3D comprend. Dans ce processus, la conception 3D est divisée en différentes couches qui seront ensuite imprimées une par une.
Étape 4 : Ces instructions de code G sont transmises aux imprimantes 3D spécialement conçues pour créer des organes imprimés en 3D. Les couches successives prennent la forme de l’organe 3D une fois le processus exécuté avec succès.
La conclusion
L’impression 3D nous a apporté un énorme succès dans le domaine médical. Les espoirs grandissent et nous serions bientôt en mesure de justifier chacun d’eux.
Cependant, avec de la patience et des progrès continus, les parties d’organes imprimées en 3D seraient disponibles pour une transplantation réelle dans un futur proche. Nous devons juste être patients et positifs quant aux progrès qui nous entourent.
