Date de rapport 14-03-2023

Le projet 3D4Med vise à explorer le potentiel de l’impression 3D dans le domaine biomédical afin de proposer des solutions innovantes dans le domaine de (1) la médecine régénératrice et (2) la médecine personnalisée. Les partenaires de 3D4Med ont pu étudier, efficacement, les opportunités scientifiques des différentes stratégies qu'ils ont mises en place au début du projet. Grâce à l’expertise de chacun des laboratoires, des ponts transfrontaliers ont été construits pour étudier des matériaux pour 3 applications principales : (1) Des matériaux à propriétés piézoioniques (actionneur) en étroite collaboration entre l’UMONS, l'UGent et la KULeuven (WP4). Pour ce faire, l’impression 3D stéréolithographique (SLA) a été utilisé avec des acrylamides (AA) développés à l’UMONS et de la gélatine méthacryloyle (GelMA) développés par l’UGent et la KULeuven. Les propriétés piézoioniques ont été évaluées, pour chacun des candidats, i.e. AA et GelMA, grâce à une méthode mise au point entre l’UMONS et le Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI) de l'Université de Cergy-Pontoise (France). (2) Parallèlement, toujours dans le cadre de la régénération musculaire, mais cette fois-ci en se focalisant sur la pré-vascularisation du renforcement musculaire, l'UGent, la KU Leuven et l'URCA ont pu travailler sur un réseau tubulaire 3D complexe. Les tissus biologiques ont été perfusés avec un système vasculaire et le profil de biocompatibilité d'un nouvel hydrogel électroactif à base de méthacryloyle de gélatine (GelMA) contenant un polymère électroactif, le poly (3,4-éthylènedioxythiophène):poly(styrènesulfonate) (PEDOT:PSS) a été étudié. (3) Un troisième axe a également été développé sur la régénération osseuse guidée et les supports à mémoire de forme pour le sinus lift par l'IMT en étroite collaboration avec l'URCA et l’UMONS. Dans un premier temps, des mélanges de polyuréthane/polyester extrudés à différents ratios de polyester ont été étudiés. Certains des mélanges ont présenté des propriétés de mémoire de forme intéressantes pour nos applications médicales (sinus lift). Dans un second temps, c’est l’utilisation de l'hydroxyapatite dans des matrices polyester pour la régénération osseuse guidée qui a également montré qu'il est possible de préparer des supports à forme contrôlée par impression 3D. Ces supports 3D sont biocompatibles, bioactifs et biodégradables et possèdent éventuellement des propriétés de mémoire de forme également intéressantes pour notre application. Mais au-delà de ces 3 axes, le projet Interreg 3D4Med a également permis l’exploration de solutions prometteuses, pour tous les partenaires, dans le domaine de l’ingénierie tissulaire, de la libération contrôlée ou d’outils de mesures efficaces pour tous les partenaires. (i) Dans le domaine de la vascularisation, l'UGent a synthétisé des poly(téréphtalates d'alkylène) (PAT) et exploré leur potentiel pour le soutien de l'adhésion et de la viabilité des cellules endothéliales, pour une pléthore d'applications d'ingénierie tissulaire (y compris musculaire). Cette étude est une première étape vers l'application de PAT fabriqués par électrospinning pour stimuler la vascularisation. (ii) Du côté de KULeuven, c’est l'ingénierie des tissus musculaires squelettiques (SMTE) qui a été étudié le cadre du projet 3D4Med. Cette étude vise la génération in vitro de muscles liés au squelette par impression 3D. Ces objets imitent la structure et la fonction musculaire native, i.e. dynamique. Dans le cadre de 3D4Med, la KULeuven a évalué les effets de la stimulation par champ électromagnétique pulsé (CEMP), encore mal explorée sur les cellules musculaires squelettiques. Ce travail a montré le potentiel de la stimulation électromagnétique pour améliorer la formation de myotubes à la fois en 2D et en 3D, justifiant son examen plus approfondi dans les techniques de culture dynamiques. (iii) Pour l’UMONS, ce sont de nouveaux types d’implants à libération contrôlée pour le contrôle de l’insuline par impression 3D qui ont été étudiés avec l’utilisation de nouveaux hydrogels bioinertes à base de polyhydroxyéthylméthacrylate (PHEMA) contenant de l'acide phénylboronique (PBA) conçus comme des formes de dosage spécifiques de caractéristiques géométriques de haute résolution en utilisant la technologie SLA. (iv) Le projet 3D4Med a également été l’occasion pour l’URCA de développer un test de génotoxicité (AMES) pour étudier la génotoxicité des matériaux étudiés dans le cadre du projet 3D4Med. Ce test, requis par la norme de biocompatibilité (norme ISO 1999-3), permet de vérifier si les matériaux développés dans le cadre du projet 3D4MED n'induisent pas de mutations génétiques lors de leur implantation chez l'homme. Ce test, en cours d’optimisation, est un outil précieux que tous les partenaires de 3D4Med pourront utiliser dans les projets futurs. Plus récemment, l'URCA à développer de nouveaux hydrogels composés d'alginate/gélatine pour l'ingénierie tissulaire. Ces hydrogels sont supplémentés avec (i) du collagène extrait du cordon ombilical ou (ii) avec de la poudre de céramique provenant des dents. L'URCA a travaillé en collaboration avec l'UGent afin de déterminer les propriétés rhéologiques de ces hydrogels. Les premiers résultats prometteurs sont en cours d'optimisation. La collaboration transfrontalière a conduit à 7 publications des résultats scientifiques dans des revues à comité de lecture et à une étude de marché auprès des industriels du secteur biomédical et des imprimantes 3D qui a validé l'intérêt et la maturité des projets sur la régénération osseuse auprès d'industriels des régions frontalières. Les rencontres avec les cliniciens ont également mis la lumière sur l'intérêt des plateformes d'imprimantes 3D au sein des CHU et les universités, dans le cadre de ces futurs projets, seront des partenaires de choix pour répondre au mieux au besoins des patients.