Des chercheurs de l'Université de Binghamton ont mis au point une approche novatrice pour générer des systèmes vasculaires artificiels directement intégrés dans des tissus humains bio-ingénierés. Cette découverte marque une étape décisive dans le domaine de l'ingénierie tissulaire. Ces travaux, dont les résultats ont été publiés en 2023, ont été menés au sein du Thomas J. Watson College of Engineering and Applied Science.
L'équipe scientifique, placée sous la direction des Professeurs Ying Wang et Yingge Zhou, s'est concentrée sur le dépassement des contraintes liées à la taille et à la fonctionnalité des tissus fabriqués en laboratoire. Jusqu'à présent, l'insuffisance d'une circulation sanguine adéquate représentait un goulot d'étranglement majeur. Ce manque entraînait inévitablement la formation de zones nécrotiques, où les cellules périssaient faute d'oxygène et de nutriments essentiels, limitant ainsi le développement de structures tissulaires plus complexes.
Afin de pallier ce déficit circulatoire, les chercheurs ont eu recours à des techniques de nanomanufacture de pointe. Leur méthode consiste à fabriquer des micro-tubes, dont le diamètre varie précisément entre 1 et 10 microns, à l'intérieur d'échafaudages d'hydrogel. Ces micro-tubes ont été produits par électrofilage (electrospinning), puis leur cœur a été dissous pour créer des canaux creux. De plus, des vibrations ultrasoniques ont été appliquées pour raccourcir ces micro-tubes, garantissant leur répartition optimale dans le matériau.
L'efficacité de cette technique inédite a été rigoureusement confirmée. Des essais impliquant le suivi de micro-billes fluorescentes ont démontré une nette amélioration de la circulation et, par conséquent, un meilleur apport en nutriments et en oxygène. Il est fondamental de noter que cette perfusion optimisée a réussi à soutenir la viabilité cellulaire au sein des structures artificielles.
Wang et Zhou soulignent l'importance capitale de pouvoir réguler la taille des tubes pour créer différents types de vascularisation, un paramètre essentiel pour adapter le tissu en cours de fabrication. Cette avancée survient à un moment où la nécessité de disposer de systèmes vasculaires supérieurs dans les tissus manufacturés constitue le principal obstacle technologique. Cette approche offre une voie prometteuse, rapprochant considérablement les tissus bio-ingénierés de la capacité à reproduire la complexité des organes réels, ce qui est indispensable pour le dépistage de médicaments et les thérapies de médecine régénérative.
Les chercheurs envisagent qu'une fois cette technologie parfaitement maîtrisée, elle permettra d'assembler non seulement un seul organe, mais potentiellement plusieurs organes fonctionnant comme un système vivant cohérent, basé sur des cellules humaines. Ces travaux illustrent comment une attention méticuleuse portée aux détails techniques, tel que le contrôle de la dimension des micro-canaux, peut être le moteur de transformations majeures dans des domaines qui impactent directement notre santé.
