Fabrication par impression 3D d'un matériau composite associant un phosphate de calcium et des cellules humaines pour des applications en ingénierie tissulaire osseuse. - Archive ouverte HAL Access content directly
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Fabrication par impression 3D d'un matériau composite associant un phosphate de calcium et des cellules humaines pour des applications en ingénierie tissulaire osseuse.

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Abstract

L’approche classique de l’ingénierie du tissu osseux vise à concevoir un substitut tissulaire associant des cellules ostéoprogénitrices à une matrice tridimensionnelle phosphocalcique capable de promouvoir la reconstruction osseuse. Le développement de l’impression 3D dans le domaine de la recherche en biomédical et plus particulièrement dans le domaine de la reconstruction osseuse a permis ces vingt dernières années, d’envisager de nouvelles solutions technologiques visant à améliorer les lacunes bien identifiées de l’approche classique : absence de hiérarchisation cellulaire, néovascularisation limitée, faible diffusion des nutriments et de l’oxygène. Malheureusement, les matériaux commerciaux disponibles pour l’impression 3D du tissu osseux sont peu développés et ne présentent pas à la fois une bonne biocompatibilité cellulaire et à la fois des propriétés mécaniques proches de celle du tissu osseux. L’objectif principal de ce travail a consisté à évaluer in vitro la faisabilité d’une co-impression d’un matériau phosphocalcique constituant l’ossature de la construction (scaffold) et d’une encre biologique. L’objectif secondaire de ce travail était le développement d’un matériau phosphocalcique imprimable et biocompatible. Pour répondre à ces problématiques, nous proposons de développer un matériau phosphocalcique à base de gélatine méthacrylée avec une synthèse d’hydroxyapatite directement dans la gélatine. Cette approche permet d’obtenir un matériau photopolymérisable post impression ayant une phase minérale répartie de façon homogène dans le matériau évitant ainsi l’obstruction de la seringue d’impression. L’encre cellulaire est composée de cellules MG63 issues d’un ostéosarcome humain associé à un hydrogel vecteur composé d’alginate et d’acide hyaluronique. Ce modèle cellulaire simple et bien décrit in vitro permet de répondre aux demandes de l’impression 3D qui nécessite un volume cellulaire important. Nos résultats montrent qu’il est possible d’imprimer sur la même imprimante, par extrusion, ce matériau avec une encre cellulaire composée de cellules MG63. Cette co-impression permet d’obtenir de façon organisée, une construction composée d’une part d’un matériau phosphocalcique recréant le micro-environnement mécanique et chimique de l’os, et d’autre part d’une encre cellulaire préservant la viabilité cellulaire lors de l’impression. De plus, les résultats des tests d’ostéodifférenciation semblent suggérer un potentiel ostéo-inducteur du matériau scaffold qui serait pertinent de confirmer avec un modèle cellulaire plus proche de la cellule ostéoblastique primaire.
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hal-03549295 , version 1 (31-01-2022)

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Attribution - NonCommercial - NoDerivatives - CC BY 4.0

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  • HAL Id : hal-03549295 , version 1

Cite

Robin Siadous. Fabrication par impression 3D d'un matériau composite associant un phosphate de calcium et des cellules humaines pour des applications en ingénierie tissulaire osseuse.. Sciences du Vivant [q-bio]. 2021. ⟨hal-03549295⟩
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