Aux limites de l’innovation

Créer du vivant grâce à l’impression 3D

Si l’impression 3D était jusqu’ici réservée à la fabrication d’objets petits ou grands, utiles, fantaisistes ou juste beaux mais bel et bien inertes, les chercheurs ont franchi une nouvelle étape dans l’avancée de cette technologie en parvenant à imprimer pour la première fois un objet vivant grâce à des bactéries.

 

L’équipe de Xuanhe Zhao, ingénieur en mécanique et Timothy Lu, professeur en génie biologique et informatique, ont récemment annoncé dans un communiqué du MIT (Massachusetts Institute of Technology) que des cellules vivantes pouvaient servir de matériau pour créer des encres destinées à l’impression 3D.

 

 

Des années de recherche avant de trouver le secret d’une encre parfaitement adaptée à l’impression 3D

Cette réussite fait suite à des travaux de recherche qui durent depuis plusieurs années. Des scientifiques étaient déjà parvenus à imprimer des objets capables de changer de forme et de température en utilisant des encres faites à base de polymères sensibles à la chaleur. D’autres ont réussi à imprimer des structures capables de rétrécir et de s’étirer en réponse à la lumière. Par ailleurs, une tentative d’impression en utilisant des cellules de mammifères a été réalisée sans succès : les cellules, trop faibles, se rompaient et mouraient systématiquement pendant le processus. Il s’agissait donc de trouver un matériau assez résistant pour survivre au dispositif.

 

C’est en étudiant les propriétés des bactéries qu’ils ont trouvé tous les ingrédients nécessaires pour une encre réussie : les cellules bactériennes ont des parois solides capables de résister aux forces mises en œuvre dans le processus d’impression. Elles ont aussi la capacité d’être compatibles avec la plupart des hydrogels. Ce mélange aqueux généré à partir d’eau et de polymères peut conserver les bactéries en vie, mais encore fallait-il trouver le type d’hydrogel parfaitement adapté à l’impression 3D. Les recherches ont permis d’identifier un hydrogel à base de Pluronic qui s’avérait compatible.

 

La recette de l’encre parfaite a alors pu être identifiée : une combinaison de bactéries, d’hydrogel et de substances nutritives qui permettent de maintenir les fonctionnalités des cellules après l’impression. L’impression haute résolution est possible, mais chaque ligne contient un nombre restreint de cellules. Les structures les plus grandes qui peuvent être imprimées mesurent à peine quelques centimètres. Quant à l’imprimante 3D utilisée, elle ne se trouve pas (encore) sur le marché : elle a été construite spécialement pour être adaptée à ce tout nouveau type d’encre.

Crédit : MIT

 

Un wearable vivant aux multiples applications dans le secteur de la santé

Le résultat ? Un wearable vivant, qui se colle sur la peau, capable de réagir à différents stimuli chimiques et d’y répondre par un changement de couleur. Dessiné comme un arbre, chacune des branches est dotée de bactéries génétiquement programmées différemment.

 

L’avancée est remarquable : c’est la première ébauche d’un travail qui pourrait aboutir à la création d’un ordinateur vivant, portable sur soi. Il prendrait la forme d’une structure avec différents types de cellules qui communiquent entre elles et capables de se renvoyer des signaux, exactement comme les transistors qui se trouvent dans les micropuces.

 

Au niveau des applications actuelles du wearable vivant, il pourrait agir comme un capteur ultra-sensible dans les secteurs de la santé et de l’environnement. Porté sous la forme d’un patch autocollant (on parle aussi de tatouage tant l’objet fait corps avec les couches de l’épiderme !) il permettrait la détection des polluants dans l’air, indiquerait les changements de température ou encore surveillerait les biomarqueurs qui témoignent d’une inflammation, en permettant d’identifier par exemple une infection bactérienne systémique.

À terme, la technique pourrait dépasser sa fonction de capteur et se doter d’une valeur thérapeutique en étant utilisée pour implanter des médicaments ou des cellules composées de produits alimentaires comme le glucose. Qui aurait pensé que l’impression 3D serait à l’origine d’une toute nouvelle génération de traitements médicaux ?

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