Une bio-encre à base de mucus pourrait être utilisée pour imprimer et cultiver du tissu pulmonaire

Les maladies pulmonaires tuent des millions de personnes dans le monde chaque année. Les options de traitement sont limitées et les modèles animaux pour étudier ces maladies ainsi que les médicaments expérimentaux sont inadéquats. Matériaux biologiques appliqués ACSDes chercheurs décrivent leur succès dans la création d’une bio-encre à base de mucus pour l’impression 3D de tissus pulmonaires. Cette avancée pourrait un jour aider à étudier et à traiter les maladies pulmonaires chroniques.

Si certaines personnes atteintes de maladies pulmonaires bénéficient d’une transplantation, les organes provenant de donneurs restent rares. Des médicaments et d’autres traitements peuvent être utilisés pour gérer les symptômes, mais il n’existe pas de remède contre des maladies telles que la bronchopneumopathie chronique obstructive et la fibrose kystique. Les chercheurs continuent de chercher de meilleurs médicaments, en s’appuyant souvent sur des tests effectués sur des rongeurs. Mais ces modèles animaux ne permettent peut-être que partiellement de saisir la complexité des maladies pulmonaires chez l’homme et ne permettent pas de prédire avec précision la sécurité et l’efficacité des nouveaux médicaments.

Parallèlement, les bio-ingénieurs étudient la production de tissu pulmonaire en laboratoire, soit comme modèle plus précis pour étudier les poumons humains, soit comme matériau potentiel à utiliser dans des implants. Une technique consiste à imprimer en 3D des structures qui imitent les tissus humains, mais la conception d’une bio-encre adaptée pour soutenir la croissance cellulaire reste un défi. Ashok Raichur et ses collègues ont donc décidé de surmonter cet obstacle.

L’équipe a commencé avec la mucine, un composant du mucus qui n’a pas été largement exploré pour la bio-impression. Des segments de la structure moléculaire de ce polymère antibactérien ressemblent au facteur de croissance épidermique, une protéine qui favorise la fixation et la croissance des cellules. Raichur et ses collègues ont fait réagir la mucine avec de l’anhydride méthacrylique pour former de la mucine méthacrylée (MuMA), qu’ils ont ensuite mélangée à des cellules pulmonaires.

L’acide hyaluronique, un polymère naturel présent dans les tissus conjonctifs et autres, a été ajouté pour augmenter la viscosité de la bio-encre et améliorer la croissance cellulaire et l’adhésion au MuMA. Après avoir imprimé l’encre selon des motifs de test, notamment des grilles rondes et carrées, elle a été exposée à la lumière bleue pour réticuler les molécules de MuMA. Les liaisons croisées ont stabilisé la structure imprimée sous la forme d’un gel poreux qui a facilement absorbé l’eau pour favoriser la survie des cellules.

Les chercheurs ont découvert que les pores interconnectés du gel facilitaient la diffusion des nutriments et de l’oxygène, favorisant la croissance cellulaire et la formation de tissu pulmonaire. Les structures imprimées étaient non toxiques et se dégradaient lentement dans des conditions physiologiques, ce qui les rendait potentiellement adaptées à l’utilisation d’implants dans lesquels l’échafaudage imprimé serait progressivement remplacé par du tissu pulmonaire nouvellement développé. La bio-encre pourrait également être utilisée pour créer des modèles 3D de poumons afin d’étudier les processus de maladies pulmonaires et d’évaluer les traitements potentiels.