Le système cardiovasculaire est un trait biologique fondamental qui est apparu il y a plus de 600 millions d’années et qui est toujours présent chez les vertébrés et les invertébrés modernes.

Sa structure arborescente aide à distribuer les gaz et les nutriments aux tissus, permet l’élimination des déchets cellulaires et joue un rôle central dans le système immunitaire. Ainsi, l’ingénierie des tissus vascularisés hiérarchiques a été l’un des principaux foyers depuis les débuts du domaine, et malgré de nombreuses avancées récentes, elle reste un défi non résolu à ce jour.

Les techniques actuelles d’ingénierie in vitro de tissus vascularisés implantables se concentrent sur la création de réseaux microvasculaires auto-assemblés ou la fabrication de remplacements de vaisseaux de taille intermédiaire. mais recréer la structure hiérarchique du système dépassait le cadre de ces réalisations.

Dans le corps humain, le cœur pompe le sang dans l’aorte – l’artère principale qui transporte le sang loin de votre coeur au reste de votre corps – que puis b ranchs sur dans les vaisseaux sanguins plus en plus petits, le transport de l’ oxygène et des nutriments à tous les tissus et organes.

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Lorsqu’un patient cardiaque a besoin d’une greffe, le cœur du donneur a besoin d’un support similaire de vaisseaux sanguins, tout comme les tissus conçus pour la transplantation. L’ingénierie des systèmes vasculaires hiérarchiques est essentielle pour créer des tissus épais fonctionnels implantables. Jusqu’à présent, les expériences avec des tissus modifiés contenant des réseaux de vaisseaux hiérarchiques impliquaient une étape intermédiaire consistant à transplanter d’abord dans un membre sain, permettant au tissu d’être imprégné par les vaisseaux sanguins de l’hôte, puis à transplanter la structure dans la zone affectée.

Aujourd’hui, une équipe de recherche du Technion-Israel Institute of Techology dirigée par le professeur Technion Shulamit Levenberg – qui s’est spécialisée depuis de nombreuses années dans l’ingénierie tissulaire – a réussi à créer un réseau hiérarchique de vaisseaux sanguins nécessaire à l’approvisionnement en sang des implants. tissu. Leur travail est considéré comme une percée importante.

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Dans l’étude, publiée dans Advanced Materials sous le titre « 3D Bioprinting de l’ ingénierie tissulaire Clapets avec les réseaux de bateaux hiérarchiques (VesselNet) pour Direct Host-implant Perfusion , » Dr. Ariel Alejandro Szklanny utilisé l’ impression 3D pour créer des petits et grands vaisseaux sanguins pour former pour la première fois un système contenant une combinaison fonctionnelle des deux. Avec la nouvelle réalisation de Szklanny, l’étape intermédiaire consistant à transplanter d’abord dans un membre sain pourrait devenir inutile.

La percée a eu lieu dans le laboratoire d’ingénierie des cellules souches et des tissus de Levenberg à la Faculté de génie biomédical du Technion.

Pour créer en laboratoire un lambeau tissulaire avec tous les vaisseaux nécessaires à l’approvisionnement en sang, Szklanny a combiné et développé deux techniques distinctes. Tout d’abord, en utilisant des technologies d’impression 3D, il a créé un échafaudage polymère fenêtré (qui a des ouvertures ou des « fenêtres ») qui imite le gros vaisseau sanguin.

La fenestration a servi à créer non seulement un tube creux, mais un tube avec des ouvertures latérales qui ont permis la connexion de plus petits navires au plus grand navire conçu. À l’aide d’une bio-encre au collagène, le tissu a ensuite été imprimé et assemblé autour de cet échafaudage, et un réseau de minuscules vaisseaux sanguins s’est formé à l’intérieur. Enfin, l’échafaudage des gros vaisseaux était recouvert de cellules endothéliales, qui sont le type de cellules qui constituent la couche interne de tous les vaisseaux sanguins du corps. Après une semaine d’incubation, l’endothélium artificiel a créé une connexion fonctionnelle avec les plus petits vaisseaux bio-imprimés en 3D, imitant la structure hiérarchique de l’arbre des vaisseaux sanguins humains.

La structure résultante a ensuite été implantée chez un rat, attaché à son artère fémorale. Le sang qui y circulait a fait ce que les scientifiques voulaient que le sang fasse : il s’est propagé à travers le réseau de vaisseaux, atteignant les extrémités de la structure et a fourni du sang aux tissus sans fuir des vaisseaux sanguins.

Ils ont noté que si des études antérieures utilisaient du collagène d’animaux pour former les échafaudages, ici, des plants de tabac ont été conçus par la société israélienne CollPlant pour produire du collagène humain, qui a été utilisé avec succès pour la bio-impression 3D des constructions tissulaires vascularisées.

Cette étude constitue une étape importante vers la médecine personnalisée, ont-ils déclaré. De gros vaisseaux sanguins de la forme exacte nécessaire peuvent être imprimés et implantés avec le tissu à implanter. Ce tissu peut être formé à partir des propres cellules du patient, éliminant ainsi le risque de rejet.