Faisant échos aux dernières prévisions du cabinet Gartner sur la montée de l’impression 4D, on apprend que des scientifiques de l’Université de Newcastle ont imprimé la première cornée en 4D. En juin dernier, cette même équipe de chercheurs était parvenue à imprimer les premières cornées humaines en 3D.
Pour les plus néophytes, rappelons qu’en fabrication additive, la 4D correspond à l’introduction de matériaux dits intelligents qui ajoutent une quatrième dimension à l’impression : la fonctionnalité ou le temps. Ils permettent d’ajouter une capacité de transformation aux pièces finales, en utilisant des stimulis physiques tels que la chaleur, la lumière, le mouvement ou le magnétisme.
Ô combien passionnantes, les applications attendues dans les années à venir pourraient faire passer un nouveau cap à l’impression 3D en ajoutant la personnalisation en temps réel. On pourrait ainsi imaginer des tenues « caméléon » pour l’armée, qui changeraient de couleurs et de texture en fonction de l’environnement, des canalisations dont le volume s’adapterait aux débits d’eau fluctuants, ou encore des pièces mécaniques capables de s’auto-réparer.
Une cornée incurvée qui vient se « mouler » parfaitement autour de l’oeil
Dr Martina Miotto en laboratoire – Credits: Newcastle University
Bio-imprimante 3D utilisée par l’équipe de chercheurs de l’Université de Newcastle
Initialement, l’équipe de chercheurs de l’Université de Newcastle avait imprimé ses premières cornées 3D en utilisant une bio-encre déposée couche par couche, sur laquelle pouvaient ensuite se développer les cellules souches. Pour ajouter cette 4ème dimension, ces derniers ont eu l’idée d’ajouter des « peptides amphiphiles » dans le biogel. Il s’agit en fait de molécules composées de plusieurs chaînes moléculaires différentes (hydrophiles et lipidiques), qui les rend capables de s’auto-assembler.
Une fois les pepides activées par un sérum fœtal bovin, une réaction se produit au niveau du gel de l’anneau externe qui ne contient pas de peptides. Celui-ci se contracte alors en se liant aux cellules cornéennes, tandis que l’anneau interne avec les peptides se contracte peu, les cellules présentes dans le gel se liant avec les chaînes moléculaires de ces dernières. Cette différence de contraction permet d’obtenir une cornée incurvée qui vient se « mouler » parfaitement autour de l’oeil.
« La technologie et la compréhension que nous avons développées recèlent un potentiel énorme car ces cornées montrent que les actionneurs cellulaires peuvent contrôler la forme des tissus artificiels. Cela peut nous amener à imaginer un avenir avec une intervention chirurgicale où le chirurgien implantera le tissu sous une forme qui évolue ensuite vers une forme plus complexe et fonctionnelle dans le corps, dictée par le comportement des cellules elles-mêmes. » Commente Che Connon, professeur d’ingénierie tissulaire à l’Université de Newcastle.
Si plusieurs années de tests encore devront encore être menées pour aboutir à des cornées viables et transplantables, l’impression 4D promet des avancées considérables en terme de médecine individualisée. Che Connon explique qu’il existe actuellement une pénurie de dons de cornées qui s’est aggravée au cours des dernières années. Parmi les raisons invoquées le fait que les personnes qui ont subi une chirurgie au laser ne peuvent pas être donneurs. « Nous devons donc explorer d’autres solutions telles que ces cornées à courbure automatique. » conclut-il.
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