Des cerveaux minuscules cultivés dans un bioréacteur imprimé en 3D

Des cerveaux minuscules cultivés dans un bioréacteur imprimé en 3D

Un bioréacteur microfluidique imprimé en 3D pour la culture de cellules d’organes sur puce. Crédits: Ikram Khan

Des scientifiques du MIT et de l’Institut indien de technologie de Madras ont cultivé de petites quantités de tissus cérébraux auto-organisés, appelés organoïdes, dans un minuscule système imprimé en 3D qui permet l’observation pendant leur croissance et leur développement. Le travail est rapporté dans Biomicrofluidique.

La technologie actuelle pour l’observation en temps réel des organoïdes en croissance implique l’utilisation de boîtes de culture commerciales avec de nombreux puits dans une plaque à fond de verre placée sous un microscope. Les plaques sont coûteuses et compatibles uniquement avec des microscopes spécifiques. Ils ne permettent pas l’écoulement ou la reconstitution d’un milieu nutritif vers le tissu en croissance.

Les progrès récents ont utilisé une technique connue sous le nom de microfluidique, où un milieu nutritif est fourni par de petits tubes connectés à une minuscule plate-forme ou puce. Ces dispositifs microfluidiques sont cependant coûteux et difficiles à fabriquer.

L’avancée actuelle utilise l’impression 3D pour créer une plate-forme réutilisable et facilement réglable qui ne coûte qu’environ 5 $ par unité à fabriquer. La conception comprend des puits d’imagerie pour les organoïdes en croissance et les canaux microfluidiques pour fournir un milieu nutritif et un préchauffage qui soutient la croissance des tissus.

Un type de résine biocompatible utilisé en chirurgie dentaire a été utilisé pour le dispositif imprimé en 3-D. La puce imprimée a été durcie en l’exposant à la lumière UV, puis stérilisée avant que les cellules vivantes ne soient placées dans les puits. Après avoir scellé le haut des puits avec une lame de verre, le milieu nutritif et les médicaments à utiliser dans l’étude ont été ajoutés par de petits orifices d’entrée.

«Nos coûts de conception sont nettement inférieurs à ceux des produits de culture organoïdes traditionnels à base de boîtes de Pétri ou de bioréacteurs à spin», a déclaré l’auteur Ikram Khan. « De plus, la puce peut être lavée avec de l’eau distillée, séchée et autoclavée et est donc réutilisable. »

Les enquêteurs ont testé leur appareil avec des organoïdes dérivés de cellules humaines. Ils ont observé les organoïdes cérébraux en croissance avec un microscope et ont pu suivre avec succès leur croissance et leur développement pendant sept jours. Le petit morceau de tissu cérébral a développé une cavité ou un ventricule entouré d’une structure auto-organisée qui ressemble à un néocortex en développement.

Le pourcentage de cellules dans le noyau de l’organoïde qui sont mortes au cours de cette période d’une semaine était plus faible dans le dispositif imprimé en 3-D que dans des conditions de culture régulières. Les chercheurs pensent que leur conception cellulaire protège le petit cerveau en croissance.

Khan a déclaré: « Un avantage offert par notre dispositif microfluidique est qu’il permet une perfusion constante de la chambre de culture, qui imite plus étroitement une perfusion de tissu physiologique que la culture conventionnelle, et réduit ainsi la mort cellulaire au niveau du noyau organoïde. »

Les enquêteurs espèrent augmenter la capacité de leur appareil en augmentant le nombre de puits disponibles. D’autres améliorations permettront d’intégrer des instruments supplémentaires dans la conception.


Les organoïdes à cerveau plat cultivés sur des échafaudages imprimés en 3D montrent une gyrification intrinsèque


Plus d’information:
« Un bioréacteur microfluidique et une chambre d’imagerie imprimés en 3D à faible coût pour l’imagerie d’organoïdes vivants » Biomicrofluidique (2021). aip.scitation.org/doi/10.1063/5.0041027

Fourni par l’American Institute of Physics

Citation: Des cerveaux minuscules cultivés dans un bioréacteur imprimé en 3D (2021, 6 avril) récupéré le 13 avril 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-04-tiny-brains-grown-3d-printed-bioreactor.html

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