L’Institut de recherche de Harvard développe une technologie cardiaque imprimée en 3D, et les filaments cardiaques imprimés peuvent se développer d’eux-mêmes

Dans le rapport d'évaluation de la santé mondiale 2019 publié par l'Organisation mondiale de la santé en décembre 2020, les maladies cardiaques ont été la principale cause de décès dans le monde au cours des 20 dernières années, et les maladies cardiaques ont tué plus de personnes que jamais auparavant. Les décès par maladie cardiaque ont augmenté de plus de 2 millions depuis 2000, atteignant près de 9 millions en 2019.

De nombreux patients gravement malades ont besoin d'une transplantation cardiaque, mais l'attente est toujours trop longue et il n'est pas rare d'attendre plus de six mois ou même avant la fin de la vie. Ainsi, nous avons besoin d'alternatives plus efficaces au tissu cardiaque.

En 2017, une équipe de recherche de l'ETH Zurich a utilisé la technologie d'impression 3D pour créer un cœur artificiel en silicone qui bat comme un organe dans le corps humain, mais les tests de l'époque ont montré qu'il ne pouvait durer que 30 à 45 minutes d'utilisation. .

En 2019, des chercheurs de l'Université de Tel Aviv en Israël ont imprimé avec succès le premier cœur 3D à l'aide de cellules de patients et de biomatériaux. Bien qu'il s'agisse d'un cœur complet comprenant des vaisseaux sanguins et des ventricules, il n'a que la taille d'un cœur de lapin.

La capacité de régénération du cœur lui-même est limitée.Bien que ces cœurs artificiels aient certaines performances, ils ne peuvent pas simuler la structure hautement structurée et les fonctions complexes du myocarde, et leur rôle dans la restauration de la fonction cardiaque est naturellement limité.

Maintenant, une équipe de Jennifer Lewis du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de Harvard et de la School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) de Harvard a développé un nouvel ensemble de techniques d'ingénierie cardiaque.

Cette approche est une amélioration de la technologie de bio-impression SWIFT existante de Wyss, basée sur la plate-forme de bio-impression 3D. La plateforme développée par les chercheurs compte 1050 puits individuels contenant chacun deux micropiliers.

Des blocs de construction d'organes cardiaques pré-assemblés (OBB) ont été formés à l'aide de cardiomyocytes dérivés de cellules souches pluripotentes induits artificiellement (hiPSCs-CM), qui ont ensuite été retirés des micropiliers et utilisés comme matières premières pour la fabrication de bioencres denses à l'aide d'une imprimante 3D pendant le processus d'impression Mouvement de la tête pour un alignement supplémentaire.

Après des essais, les chercheurs ont pu imprimer des tableaux complexes et variés de feuilles de tissu cardiaque alignées qui étaient organisées et fonctionnaient comme un véritable myocarde humain.

Pour tester les caractéristiques contractiles des structures cardiaques imprimées, les chercheurs ont également imprimé de "grands filaments" reliant les deux grands piliers et ont constaté que la force contractile et la vitesse de contraction produites par les filaments augmentaient sur 7 jours, indiquant que le cœur est mince. Les filaments continuent à mûrir en de véritables filaments ressemblant à des muscles.

Cela signifie que cette technique peut simuler efficacement l'arrangement du système systolique cardiaque dans toute sa hiérarchie, des cellules individuelles au tissu cardiaque plus épais composé de plusieurs couches, ce qui est important pour générer des cœurs fonctionnels pour la thérapie de remplacement. être utilisé pour générer des modèles de maladies plus physiologiques.

En utilisant cette technologie à l'avenir, il pourrait être possible de créer des patchs myocardiques hautement structurés qui correspondent au site spécifique d'une crise cardiaque chez différents patients. Par exemple, des «trous» spécifiques au patient dans le cœur des nouveau-nés atteints de malformations cardiaques congénitales pourraient être fabriqués sur mesure pour être patchés, et les patchs pourraient se développer avec l'enfant plutôt que d'avoir à être remplacés à mesure que l'enfant grandit.

Bien qu'il reste encore un long chemin à parcourir avant la réalisation de l'impression 3D d'un cœur entièrement fonctionnel et complet, l'émergence de cette technologie est déjà un grand progrès, et il n'est peut-être pas loin du jour où il sera difficile de s'en débarrasser le "cœur médical".

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