Une équipe dirigée par des scientifiques de l’Institut polytechnique Rensselaer a cultivé en laboratoire des follicules pileux imprimés en 3D dans des tissus cutanés humains. C’est la première fois que des chercheurs utilisent cette technologie pour créer des follicules pileux, qui jouent un rôle important dans la cicatrisation et le fonctionnement de la peau.
La découverte, publiée dans la revue Avancées scientifiquesa des applications potentielles en médecine régénérative et en test de médicaments, bien que le développement de greffes de peau permettant la croissance des cheveux soit encore dans plusieurs années.
« Notre travail est une preuve de concept selon laquelle les structures des follicules pileux peuvent être créées à l’aide de la bio-impression 3D de manière très précise et reproductible. Ce type de processus automatisé est nécessaire pour permettre la future bioproduction de peau », a déclaré Pankaj Karande, Ph.D., professeur agrégé de génie chimique et biologique et membre de la Fondation Rensselaer Shirley Ann Jackson, Ph.D. Centre de biotechnologie et d’études interdisciplinaires, qui a dirigé l’étude.
« La reconstruction des follicules pileux à l’aide de cellules d’origine humaine a été un défi dans le passé. Certaines études ont montré que lorsque ces cellules sont cultivées dans un environnement tridimensionnel, elles peuvent être capables de créer de nouveaux follicules pileux ou de nouvelles tiges capillaires, et notre étude s’appuie sur ces travaux », a déclaré Karande.
Lorsqu’il s’agit de concevoir la peau humaine, les cheveux semblent à première vue superflus. Cependant, les follicules pileux sont très importants : ils produisent de la sueur et aident à réguler la température corporelle, et ils contiennent des cellules souches qui aident à la cicatrisation de la peau.
Les follicules pileux sont également une porte d’entrée pour les médicaments topiques et les cosmétiques et constituent donc une partie importante des tests dermatologiques. Mais aujourd’hui, les premiers tests de sécurité sont effectués sur des tissus cutanés produits artificiellement et dépourvus de follicules pileux.
« Actuellement, les modèles de peau contemporains – les structures artificielles qui imitent la peau humaine – sont assez simples. Si nous augmentions sa complexité en ajoutant des follicules pileux, nous obtiendrons encore plus d’informations sur la façon dont la peau interagit avec les produits topiques », a déclaré Carolina Catarino, Ph.D., auteur principal de l’étude, qui a obtenu son doctorat à Rensselaer et est maintenant une chercheuse travaillant au développement de nouvelles méthodes de tests cutanés au Grupo Boticário, une entreprise de cosmétiques de son pays d’origine, le Brésil.
« Dr. Le laboratoire de Karande est à la pointe de l’ingénierie des tissus cutanés. Cette équipe a déjà imprimé avec succès de la peau avec des vaisseaux sanguins fonctionnels, et cette dernière recherche constitue une prochaine étape passionnante dans le développement et le test de meilleurs traitements contre les brûlures et autres affections cutanées », a déclaré Deepak Vashishth, Ph.D., directeur du Shirley Ann Jackson. , Ph .D. Centre de biotechnologie et d’études interdisciplinaires.
« Dr. Le travail de Karande est un excellent exemple des progrès réalisés par les chercheurs du RPI à l’intersection de l’ingénierie et des sciences de la vie qui ont un impact sur la santé humaine », a déclaré Shekhar Garde, Ph.D., doyen de la Rensselaer School of Engineering. « Le transfert de l’impression 3D multicanal au domaine biologique ouvre des possibilités passionnantes qui auraient été difficiles à imaginer dans le passé. »
Les chercheurs ont créé leur peau folliculaire à l’aide de techniques d’impression 3D adaptées à l’impression au niveau cellulaire.
Les scientifiques font d’abord diviser et multiplier des échantillons de cellules cutanées et folliculaires en laboratoire jusqu’à ce qu’il y ait suffisamment de cellules imprimables. Ensuite, les chercheurs mélangent chaque type de cellule avec des protéines et d’autres matériaux pour créer la « bio-encre » utilisée par l’imprimante. À l’aide d’une aiguille extrêmement fine pour appliquer la bioencre, l’imprimante construit la peau couche par couche tout en créant simultanément des canaux pour l’application des cellules ciliées. Au fil du temps, les cellules de la peau migrent vers ces canaux autour des cellules ciliées, reflétant les structures folliculaires de la vraie peau.
Actuellement, ces tissus ont une durée de vie de deux à trois semaines, ce qui n’est pas suffisant pour le développement des tiges capillaires. Les futurs travaux de l’équipe de recherche visent à prolonger cette période pour permettre aux follicules pileux de continuer à mûrir, ouvrant ainsi la voie à leur utilisation dans les tests de dépistage de drogues et les greffes de peau.