Une pilule qui imprime

Les lésions des tissus mous du tractus gastro-intestinal, comme les ulcères ou les hémorragies, ne peuvent actuellement être traitées qu’au moyen d’une intervention chirurgicale invasive avec le risque de ne pas aboutir à une réparation définitive. La bio-impression apparaît comme un traitement efficace qui dépose de l’«encre» biocompatible – souvent composée de polymères naturels dérivés d’algues – directement sur le site des lésions tissulaires, créant ainsi une matrice pour la croissance de nouvelles cellules. Mais à l’instar des outils chirurgicaux traditionnels, ces types de bio-imprimantes ont tendance à être encombrants et nécessitent une anesthésie.

Dans le même temps, des technologies «sans fil» sont développées pour réaliser des interventions médicales sans connexion physique à des équipements externes. Par exemple, les «capsules intelligentes» ingérables peuvent être guidées vers les sites d’administration du médicament à l’aide d’aimants externes. L’inconvénient est que ces dispositifs sont conçus pour se déplacer dans les liquides, et leurs mouvements deviennent imprévisibles lorsqu’ils touchent la paroi tissulaire.

En associant les principes des bio-imprimantes in situ aux concepts de libération de médicaments des capsules intelligentes, nous pouvons imaginer une nouvelle classe de dispositifs: une bio-imprimante ingérable de la taille d’une pilule

En revanche, la bio-impression nécessite un contact tissulaire. Une équipe du Laboratoire des technologies avancées de fabrication de la Faculté des sciences et techniques de l’ingénieur de l’EPFL vient de créer MEDS (Magnetic Endoluminal Deposition System), la première bio-imprimante ingérable qui peut être guidée vers les sites de la maladie pour imprimer des tissus dans le corps. Récemment publiée dans Advanced Science, cette technologie ouvre la voie à une nouvelle modalité d’intervention médicale non invasive.

«En associant les principes des bio-imprimantes in situ aux concepts de libération de médicaments des capsules intelligentes, nous pouvons imaginer une nouvelle classe de dispositifs: une bio-imprimante ingérable de la taille d’une pilule», explique Vivek Subramanian, responsable du laboratoire.

Réparation mini-invasive

MEDS est conçu comme un stylo à bille doté d’une pointe à ressort qui libère de l’encre – sauf ici, le dispositif est beaucoup plus petit et l’«encre» est un biogel vivant. De la taille d’une pilule, MEDS contient une minuscule chambre de bioencre et un mécanisme à ressort-piston qui fait sortir la matière. En l’absence d’électronique embarquée, le déclenchement est activé par un faisceau laser proche infrarouge externe qui pénètre en toute sécurité dans les tissus du corps. Au fur et à mesure que la bioencre sort, la capsule est guidée avec précision par un aimant externe monté sur un bras robotisé, un peu comme le guidage d’un joystick.

Dans ses expériences, l’équipe de l’EPFL a utilisé sa bio-imprimante pour réparer des ulcères artificiels de différentes tailles sur des tissus gastriques simulés, et même pour stopper une hémorragie simulée. Dans le cadre d’expériences in vivo menées dans un centre de recherche animale accrédité aux États-Unis, les scientifiques ont également utilisé avec succès leur dispositif pour déposer de la bioencre dans le tractus gastro-intestinal de lapins. Dans ces expériences, l’équipe a suivi les mouvements de la capsule à l’aide de la fluoroscopie à rayons X, démontrant le potentiel du dispositif – qui peut être récupéré par voie orale à l’aide d’un guidage magnétique – pour une réparation mini-invasive.

Les scientifiques soulignent qu’en plus de protéger les ulcères des sucs gastriques, la bioencre peut être associée à des médicaments ou à des cellules pour stimuler la réparation tissulaire.

«Dans nos expériences contrôlées en laboratoire, notre bioencre chargée de cellules a conservé son intégrité structurelle pendant plus de 16 jours, ce qui suggère qu’elle pourrait devenir un “microbioréacteur” capable de libérer des facteurs de croissance et de recruter de nouvelles cellules pour la cicatrisation», affirme le doctorant Sanjay Manoharan.

Il note que si ces résultats sont encourageants, leur applicabilité in vivo devra être validée dans de futures études. «Dans l’ensemble, nos résultats soutiennent le rôle fondamental de MEDS dans les applications futures de bio-impression. Nous prévoyons d’étendre ses capacités aux vaisseaux sanguins et aux tissus de la paroi abdominale (péritoine).»