Une méthode douce pour l’impression 3D d’hydrogels biocompatibles

Pour réaliser des cultures cellulaires en trois dimensions, les hydrogels biocompatibles constituent un environnement mou et hautement hydraté qui se rapproche des conditions in vivo. Ces hydrogels sont essentiellement constitués d'eau et d'une très faible quantité de molécules biocompatibles servant de structure. Les chercheurs à l’origine de ces recherches utilisent plus spécifiquement des hydrogels constitués de petites molécules qui s’auto-assemblent en un réseau de fibres très peu dense. Cette faible densité permet alors aux cellules vivantes de coloniser non seulement la surface, mais aussi le volume du gel. Mais pour construire des architectures plus complexes à partir de ces hydrogels fragiles, il fallait mettre au point une méthode d’impression 3D spécifique capable de les mettre en forme sans les endommager car l'injection directe de l'hydrogel n'est pas possible à cause de sa fragilité.

Les chercheuses du laboratoire des Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (CNRS / Université Toulouse III - Paul Sabatier) ont donc mis au point une nouvelle technique où l’on injecte une solution liquide de gélifiant dans de l'eau, ce qui conduit à la prise quasi-instantanée du gel sur le site d'impression. Ceci est lié à l’auto-assemblage du gélifiant en fibres qui se produit de façon extrêmement rapide au contact de l'eau. Des motifs de géométrie parfaitement contrôlée peuvent ainsi être réalisés avec un simple traceur de dessin vectoriel ou avec une bioimprimante 3D.

Mais le travail ne s’arrête pas là ! L’injection simultanée d’un gel hydrosoluble et d’un gel non soluble a permis la formation de canaux au sein de l’hydrogel obtenu par impression 3D. De tels canaux sont particulièrement importants dans l'élaboration de supports de culture cellulaire de grand volume car ils garantissent la bonne oxygénation et la nutrition des cellules résidant dans les profondeurs de la structure.

Ces gels imprimés en 3D permettent également d’envisager la fabrication de nouveaux matériaux ultra-poreux de structures parfaitement contrôlées pour des applications en catalyse ou en électrochimie par exemple.

(*) Ont participé des scientifiques du laboratoire Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (CNRS / Université Toulouse III - Paul Sabatier), du centre Restore (CNRS / Université Toulouse III - Paul Sabatier / Inserm / EFS / ENVT) ainsi que du Centre de microscopie électronique appliquée à la biologie (Université Toulouse III - Paul Sabatier).

Rédacteur : CCdM