L’équipe de mimiX avec son premier prototype (De gauche à droite : Roman Amrein, Nicola Di Marzio, Marc Thurner et Tiziano Serra). Crédits photos Fondation AO
L’impression 3D est une technologie en constante évolution qui ne cesse de surprendre par la richesse de ses procédés. Ce qui explique d’ailleurs pourquoi elle est plus difficilement lisible que les méthodes de fabrication traditionnelles et ses difficultés à se standardiser. Ses multiples facettes en font néanmoins un terrain de jeu passionnant pour la recherche et l’innovation. La démonstration nous est une nouvelle fois donnée par une start-up suisse du nom de mimiX Biotherapeutics, qui a mis au point une technologie de bioimpression 3D basée sur l’utilisation d’ondes sonores.
Née il y a plus de 10 ans à l’Institut de recherche AO de Davos, cette technologie propulsée par la société Sound Induced Morphogenesis (SIM), permettrait de surmonter certaines difficultés majeures dont pâtissent les méthodes de bioimpression conventionnelles comme la vitesse. Plutôt que de s’appuyer sur l’extrusion, sa bioimprimante « cymatiX », mimix a mis au point un système qui utilise la résonance générée par les ondes sonores pour assembler en quelques secondes des particules biologiques en motifs haute résolution. Les cellules dispersées dans un premier temps dans un précurseur d’hydrogel, sont ensuite placées dans un support SIM dans une boîte de Pétri.
Pour créer le motif désiré, un générateur d’ondes sonores placé dessous, permet selon la fréquence du son généré d’organiser l’assemblage. Pour la phase de réticulation enfin, l’hydrogel est activé au moyen d’une source lumineuse. mimiX précise que différents types de stimulus peuvent être utilisés selon la nature du matériau, comme des enzymes ou de la chaleur.
« cymatiX peut créer des motifs et condenser la matière pour déclencher sa fonctionnalité biologique », commente Tiziano Serra, cofondateur de mimiX. « Au lieu d’avoir des cellules dispersées de faible densité, les chercheurs pourront condenser les cellules dans un processus très rapide et doux grâce au mouvement liquide de toutes les cellules par le biais d’une vibration verticale à basse fréquence appliquée au fond de la chambre. Cette condensation cellulaire dynamique est l’un des points critiques pour la régénération du tissu fonctionnel. De plus, nous avons pu prédire par une simulation quel type de modèle nous voulons générer pour une application spécifique, depuis un tissu implantable jusqu’au dépistage de drogues ou à l’essai de modèles de maladies. »
« Nous sommes convaincus que cymatiX offrira de bien meilleures performances que tout autre procédé de bioassemblage sur le marché aujourd’hui »
Dans une récente publication de Biofabrication de l’IOPscience, les fondateurs expliquent comment ils sont parvenus à condenser et auto-modeler un ensemble de cellules endothéliales et de cellules souches mésenchymateuses pour créer des réseaux microvasculaires fonctionnels. L’équipe conclu en disant que sa technologie est opérationnelle et qu’elle devrait être explorée plus avant dans le domaine de la médecine régénérative et de la thérapie cellulaire. « Tout est question de condensation cellulaire et de structuration. », déclare Marc Thurner, co-fondateur et PDG de mimiX. « Ce sont les deux secrets de la vie, et c’est ce que nous offrons avec notre processus, la capacité de condenser et de modeler. Nous sommes convaincus que cymatiX offrira de bien meilleures performances que tout autre procédé de bioassemblage sur le marché aujourd’hui. »
L’utilisation d’ondes sonores n’est pas une première en impression 3D. D’autres expérimentations similaires ont déjà été menées. En 2018, des physiciens russes avaient présenté une méthode par ultrasons qui permettait d’imprimer des petites particules en lévitation. L’objectif était de pouvoir imprimer en 3D des solutions et des substances chaudes ou chimiquement agressives.
Plus encore, en 2017 c’est la multinationale américaine IBM qui faisait état d’une nouvelle technologie d’impression 3D à hologramme acoustique. L’idée consistait à émettre des ondes sonores pour créer une forme, matérialisée ensuite par la projection d’un matériau en fines gouttelettes. Côté métal, des essais ont également été menés par la NASA sur une technique inspirée du soudage par ultrasons.
