Chef(s) de projet: Axel Guenther
Problème
La peau est l’organe le plus important et forme une barrière protectrice contre l’environnement externe.
Suite à une perte sévère de peau (> de 1m²) causée par des brûlures, la cicatrisation normale ne peut pas reconstituer la barrière et de multiples interventions sont requises pour un traitement réussi.
Le coût élevé et la morbidité associée aux procédures cliniques actuelles font ressortir la nécessité d’une approche novatrice pour le développement de produits de substitution à la peau.
Solution
Ce projet visait à élaborer une approche pour la production à grande échelle de produits artificiels de remplacement de la peau.
Un prototype d’imprimante épidermique de deuxième génération a été développé.
L’imprimante épidermique fonctionne grâce à une approche microfluidique qui convertit des solutions de biopolymères chargées de cellules, lors de l’interaction avec des solutions de réticulation, en pansements contenant des cellules qui reproduisent fidèlement l’architecture en couches de la peau humaine.
L’approche est instrumentée par une cartouche d’imprimante microfabriquée qui permet l’incorporation évolutive des zones de micro-tissus épidermiques dans des feuilles d’hydrogel produites en continu.
Les greffes de peau par impression se composent de plusieurs types de cellules viables, elles offrent un contrôle précis de l’épaisseur, de la structure de greffage (p. ex., l’épiderme et le derme) et de la composition biomoléculaire caractéristiques de la peau humaine.
L’imprimante épidermique Gen I a une échelle variable et peut produire des greffes de peau jusqu’à 10 plis plus larges que les greffes plus petites, équivalentes à des feuilles allant jusqu’à 60mm de largeur. La validation in vivo des greffes bicouches de cellules épidermiques a été réalisée sur une plaie d’incision de 6 mm de diamètre chez des souris immuno-incompétentes.
Résultat
Les résultats du projet ont démontré que l’imprimante épidermique permet la formation rapide de produits de substitution pour la peau.
Cependant, l’imprimante épidermique Gen I a fait ressortir deux limitations : elle nécessite la manipulation manuelle des substituts de peau imprimés sur le site de la plaie, et la méthode appliquée de production de feuilles de biomatériaux flottants limite la gamme des biomatériaux compatibles.
Pour surmonter ces limitations, le projet a conçu et fabriqué deux unités d’une imprimante épidermique Gen II - une imprimante épidermique de poche qui dépose des substituts de peau adhésifs directement sur la plaie, en supprimant la nécessité de manipuler les substituts de peau.
Le procédé d’impression est compatible avec une gamme beaucoup plus étendue de biomatériaux cliniquement approuvés, y compris le collagène I et le fibrinogène.
L’imprimante épidermique Gen II a été protégée par un brevet provisoire aux États-Unis.
L’équipe a poursuivi la caractérisation de l’imprimante épidermique Gen II dans le cadre d’un modeste projet de financement provisoire de Medicine by Design.
La technologie n’a pas été déployée au centre chirurgical pour enfants du Cambodge, comme prévu à l’origine, en raison de difficultés inattendues au niveau de l’accès à l’infrastructure de biologie cellulaire dans ce pays.
Les plans futurs prévoient la poursuite des expériences in vivo dans de petits (souris) et grands (porc) modèles de plaie animaux et la modification de la bioimprimante microfluidique pour la rendre conforme aux exigences cGMP en vue de son utilisation sur les humains.
L’équipe examine actuellement la variabilité de l’échelle des cartouches d’imprimante épidermique par le biais de trois subventions de stages successives MITACS qui se déroulent en collaboration avec SMT Americas (Burlington, Ontario) et z-microsystems (Autriche).
L’équipe n’a pas encore décidé de présenter, ou non, une demande de financement de déploiement à l’échelle (DAE) de la phase II.
