L’impression 3D au service de la médecine

Publié le | dans Actus santé

S’il y a quelques décennies, l’impression en 3 dimensions relevait de l’imagination, cette technique s’est pourtant largement développée et affinée ces dernières années. Cette nouvelle technologie s’avère aujourd’hui être une avancée fabuleuse dans le monde scientifique. De plus en plus de dispositifs médicaux peuvent aujourd’hui être imprimés en 3D. Quels sont-ils ? Quelles sont les perspectives pour demain ? Focus sur cette formidable découverte qui ne cesse d’évoluer.

Qu’est-ce que l’impression 3D ?

L’impression en 3 dimensions permet de créer des pièces en volume par ajout de matière en ajoutant des couches successives. Pilotée par un ordinateur, elle permet de réaliser des pièces uniques et sur-mesure. L’encre utilisée se compose de différents matériaux comme du plastique, de la résine polymère, de la céramique ou encore du titane.

L’impression 3D offre de nombreux avantages d’un point de vue médical grâce à ses multiples atouts comme : la rapidité de fabrication, un faible coût de production, la personnalisation de pièces selon les besoins, mais aussi une importante précision.

L’impression 3D, une révolution dans le milieu médical

Autrefois principalement utilisée dans le cadre d’études cliniques, cette nouvelle technologie s’est progressivement étendue et développée. Elle permet aujourd’hui de :

  • Créer des prothèses et des implants. Ces dispositifs médicaux sont aujourd’hui personnalisables (genou, hanche, mâchoire, vertèbre, etc.) pour s’adapter parfaitement à la morphologie et aux besoins du patient. Cela permet notamment d’augmenter le confort et la qualité de vie du patient appareillé.
  • Personnaliser des instruments chirurgicaux. Elle permet la fabrication rapide et précise d’instruments chirurgicaux spécifiques, tels que des guides de coupe, des gabarits et des outils d’alignement, qui sont utilisés lors de diverses interventions chirurgicales. Cela peut réduire la durée de l’opération, les risques de complications et ainsi d’améliorer la précision des résultats.
  • Des organes synthétiques. Les modèles anatomiques imprimés en 3D permettent aux médecins et aux chirurgiens de mieux visualiser la structure et la géométrie des organes et des tissus.

Une technologie qui a fait ses preuves pendant la pandémie due à la Covid-19

L’impression 3D a montré ses avantages lors de la pandémie du Covid. Lorsqu’une urgence nationale a été déclarée aux États-Unis en mars 2020, les chaînes logistiques mondiales se sont effondrées au même moment. Avec l’aide de l’impression 3D, les entreprises ont pu immédiatement adapter leur production et produire les pièces médicales nécessaires en urgence. Cela a permis la production de plus de 40 millions d’écouvillons pour les tests Covid-19, ou de composants imprimés en 3D pour les équipements de protection individuelle (EPI) et les ventilateurs.

 

Une technologie qui ne cesse de se perfectionner pour s’adapter à la médecine de précision

C’est une véritable aide pour simuler des interventions chirurgicales complexes. La conception d’organes synthétiques à partir de l’imagerie médicale (scanner ou échographie) des patients, facilite les simulations d’interventions chirurgicales au cours des formations dispensées pour les étudiants en médecine ou pour les chirurgiens avant d’opérer réellement son patient afin de répéter les gestes indispensables à une chirurgie réussie. Les manipulations à réaliser durant l’opération sont encore plus anticipées et maîtrisées. Cette méthode permet ainsi de réduire les risques pour le patient. Aujourd’hui, des modèles de cœurs, de foies ou de reins existent, et sont de plus en plus représentatifs des organes humains. L’objectif à terme est de leur permettre d’être encore plus pointus dans leur manière d’appréhender la chirurgie.

Cette solution à faible coût, s’avère très prometteuse pour améliorer la vie des patients comme des professionnels de santé (chirurgiens, dentistes, audioprothésistes, ophtalmologues…). Elle ne cesse d’évoluer ces dernières années afin de permettre aux chirurgiens de bénéficier d’une médecine toujours plus précise et pointilleuse.

L’impression 3D permet ainsi de réaliser des soins toujours plus personnalisés et adaptés aux besoins spécifiques des patients, en s’appuyant sur des chaînes d’approvisionnement plus agiles et plus réactives avec la possibilité de prototyper et de produire des solutions encore plus rapidement.

De l’impression 3D à la bio-impression

Pour aller encore plus loin dans l’évolution de cette technologie, l’objectif est que d’ici quelques années, il sera possible d’imprimer des tissus humains avec la bio-impression afin d’envisager la greffe d’organes synthétiques !

Grâce aux techniques basées sur l’impression en trois dimensions, des cellules et des biomatériaux peuvent être combinés, puis déposés couche par couche pour créer des structures cellulaires ayant les mêmes propriétés que les tissus naturels. La bio-impression nécessite toutefois d’ajouter une dimension supplémentaire : la dimension temporelle. C’est l’espace-temps pendant lequel les cellules imprimées vont s’organiser, migrer et se différencier de manière autonome pour former des tissus fonctionnels. Une avancée révolutionnaire qui fait l’objet de multiples travaux de recherche à travers le monde.

Des avancées scientifiques remarquables grâce à la bio-impression

●      Un cœur humain miniature imprimé en 3D par une équipe de recherche de l’université de Boston. Elle a utilisé l’impression 3D pour développer une réplique miniature d’un cœur humain. Le dispositif a été créé en combinant des cellules cardiaques dérivées de cellules souches humaines et des pièces acryliques imprimées en 3D à l’échelle microscopique. Il s’agit d’une « pompe microfluidique cardiaque unidirectionnelle miniaturisée de précision », également appelée miniPUMP (miniaturized Precision-enabled Unidirectional Microfluidic Pump). La caractéristique étonnante de la miniPUMP est qu’elle peut battre toute seule, tout comme un cœur humain, grâce à son tissu vivant. Les chercheurs veulent utiliser cette réplique de la cavité cardiaque pour étudier le fonctionnement du cœur dans le corps humain. Une véritable révolution qui pourrait éviter le recours aux essais sur l’homme à l’avenir.

●      Le projet BLOC-PRINT a développé une bio-encre contenant des cellules cutanées d’un patient et une méthode de bio-impression de peau directement sur la plaie, évaluées in vivo. Un projet financé via les programmes ASTRID et ASTRID Maturation de l’Agence nationale de la recherche (ANR) et de l’Agence de l’innovation de défense (AID).

 Sources :