04 mars 2024 (Actualités Nanowerk) Le tissu adipeux détient la clé de l'impression 3D de couches de peau vivante et potentiellement de follicules pileux, selon des chercheurs qui ont récemment exploité les cellules adipeuses et les structures de soutien provenant de tissus humains obtenus en clinique pour corriger avec précision les blessures chez les rats. Ces progrès pourraient avoir des implications pour la chirurgie reconstructive du visage et même pour les traitements contre la croissance des cheveux chez les humains. Les conclusions de l'équipe publiées dans Matériaux bioactifs ("La bio-impression peropératoire de cellules souches humaines dérivées de tissus adipeux et de matrice extracellulaire induit une croissance de type follicule pileux et la formation de tissu adipeux au cours d'une reconstruction cutanée craniomaxillo-faciale sur toute l'épaisseur"). Le traitement de la demande de L'Office des brevets et des marques a accordé à l'équipe un brevet en février pour la technologie de bio-impression qu'elle a développée et utilisée dans cette étude. "La chirurgie reconstructive pour corriger un traumatisme au visage ou à la tête dû à une blessure ou à une maladie est généralement imparfaite, entraînant des cicatrices ou une perte de cheveux permanente", a déclaré Ibrahim T. Ozbolat, professeur de sciences de l'ingénieur et de mécanique, de génie biomédical et de neurochirurgie à Penn State, qui a dirigé la collaboration internationale qui a mené les travaux. « Avec ce travail, nous démontrons une peau bio-imprimée sur toute l’épaisseur avec le potentiel de faire pousser des poils chez le rat. C’est un pas de plus vers la possibilité d’obtenir une reconstruction de la tête et du visage plus naturelle et plus esthétique chez l’homme. Alors que les scientifiques ont déjà bio-imprimé en 3D de fines couches de peau, Ozbolat et son équipe sont les premiers à imprimer de manière peropératoire un système complet et vivant de plusieurs couches de peau, y compris la couche la plus inférieure ou l'hypoderme. La méthode peropératoire fait référence à la capacité d'imprimer le tissu pendant l'intervention chirurgicale, ce qui signifie que l'approche peut être utilisée pour réparer la peau endommagée de manière plus immédiate et plus transparente, ont indiqué les chercheurs. La couche supérieure – l’épiderme qui sert de peau visible – se forme seule avec le soutien de la couche intermédiaire, elle ne nécessite donc pas d’impression. L'hypoderme, constitué de tissu conjonctif et de graisse, assure la structure et le soutien du crâne. "L'hypoderme est directement impliqué dans le processus par lequel les cellules souches grossissent", a déclaré Ozbolat. « Ce processus est essentiel à plusieurs processus vitaux, notamment la cicatrisation des plaies. Il joue également un rôle dans le cycle des follicules pileux, notamment en facilitant la croissance des cheveux. Les chercheurs ont commencé avec du tissu adipeux humain, ou graisse, obtenu auprès de patients subissant une intervention chirurgicale au Penn State Health Milton S. Centre médical Hershey. Collaborateur Dino J. Ravnic, professeur agrégé de chirurgie à la Division de chirurgie plastique du Penn State College of Medicine, a dirigé son laboratoire dans l'obtention de la graisse pour l'extraction de la matrice extracellulaire – le réseau de molécules et de protéines qui assure la structure et la stabilité des tissus – pour fabriquer un composant du bioink. L'équipe de Ravnic a également obtenu des cellules souches, qui ont le potentiel de mûrir en plusieurs types de cellules différents si elles sont fournies dans un environnement approprié, à partir du tissu adipeux pour produire un autre composant bioink. Chaque composant a été chargé dans l’un des trois compartiments de la bio-imprimante. Le troisième compartiment était rempli d'une solution coagulante qui aide les autres composants à se lier correctement au site lésé. "Les trois compartiments nous permettent de co-imprimer le mélange matrice-fibrinogène avec les cellules souches avec un contrôle précis", a déclaré Ozbolat. "Nous avons imprimé directement sur le site de la blessure dans le but de former l'hypoderme, ce qui facilite la cicatrisation des plaies, la génération de follicules pileux, la régulation de la température et bien plus encore." Ils ont atteint à la fois les couches de l’hypoderme et du derme, l’épiderme se formant tout seul en deux semaines. "Nous avons mené trois séries d'études chez le rat pour mieux comprendre le rôle de la matrice adipeuse, et nous avons découvert que la co-administration de la matrice et des cellules souches était cruciale pour la formation hypodermique", a déclaré Ozbolat. "Cela ne fonctionne pas efficacement uniquement avec les cellules ou uniquement avec la matrice - il faut que ce soit en même temps." Ils ont également découvert que l’hypoderme contenait des excroissances, stade initial de la formation précoce des follicules pileux. Selon les chercheurs, si les cellules adipeuses ne contribuent pas directement à la structure cellulaire des follicules pileux, elles participent à leur régulation et à leur entretien. "Dans nos expériences, les cellules adipeuses peuvent avoir modifié la matrice extracellulaire pour mieux soutenir la formation de croissance", a déclaré Ozbolat. "Nous travaillons pour faire progresser cela, pour faire mûrir les follicules pileux avec une densité, une directionnalité et une croissance contrôlées." Selon Ozbolat, la capacité de faire pousser avec précision les cheveux sur les sites traumatisés blessés ou malades peut limiter l’apparition d’une chirurgie reconstructive naturelle. Il a déclaré que ce travail offre une « voie prometteuse », en particulier en combinaison avec d’autres projets de son laboratoire impliquant l’impression d’os et la recherche de la manière de faire correspondre la pigmentation sur une gamme de tons de peau. "Nous pensons que cela pourrait être appliqué à la dermatologie, aux greffes de cheveux et aux chirurgies plastiques et reconstructives – cela pourrait aboutir à un résultat bien plus esthétique", a déclaré Ozbolat.

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