Technologie unicellulaire : impression ciblée
De belles perspectives pour la médecine personnalisée
Les technologies de la cellule unique jouent un rôle clé dans l'étude et la caractérisation des cellules. Le Dr Christian Freese, responsable du diagnostic des infections et du cancer au Fraunhofer IMM, et ses collègues utilisent la microfluidique pour distribuer et étudier des cellules uniques de manière ciblée. Dans leur plateforme de diagnostic par biopsie liquide, ils détectent et distribuent des cellules tumorales circulantes (CTC) et d'autres biomarqueurs à partir de biopsies liquides pour un diagnostic accessible et complet. Mais les chercheurs voulaient aller plus loin : Pourquoi ne pas construire quelque chose avec les cellules individuelles ?
Piège à cellules avec buse : la structure du piège à cellules est conçue pour isoler la cellule individuelle du reste des cellules dans le milieu fluide, de sorte qu'elle est prête à être imprimée.
© Fraunhofer IMM
Réseau de pièges à cellules : pièges à cellules en silicium (à gauche). À droite : cellules isolées dans les pièges cellulaires (vert) et cellules passant devant eux (ligne serpentine).
© Fraunhofer IMM
Le principe du Fraunhofer IMM TrapJet
Dans le but de mettre leurs développements et leurs méthodes au service de l'impression de cellules, ils ont réalisé des structures microfluidiques spéciales sur des plaquettes de silicium dans la salle blanche de leur institut. Ces structures sont conçues pour "piéger" les cellules. Les spécialistes introduisent des cellules humaines dans des canaux ultrafins sur des puces microfluidiques, et les cellules sont capturées par des structures spéciales au fur et à mesure qu'elles s'écoulent. La géométrie spécifique de ces structures garantit que seules les cellules individuelles sont piégées, tandis que les autres se dirigent vers le prochain piège inoccupé. De nombreux pièges sont alignés les uns à la suite des autres dans un seul canal, ce qui permet aux experts d'identifier et de libérer les cellules simultanément à différents endroits, puis de réutiliser les pièges.
Comme dans une imprimante à jet d'encre, une bulle de chaleur fait sortir la cellule de la buse et la dépose à l'intérieur d'une minuscule goutte de liquide. Les différents types de cellules sont dotés de têtes d'impression distinctes et imprimés en parallèle, chacun passant par ses propres canaux microfluidiques.
"Nous utilisons la microfluidique pour couvrir tous les paramètres nécessaires à une bioimpression réussie : Nous imprimons des cellules à la demande, dans le cadre d'un processus rapide et stérile. En même temps, cette méthode garantit un taux de viabilité élevé pour les cellules imprimées. En outre, nous utilisons des bio-encres caractéristiques composées de la cellule et d'un liquide spécifique au type de cellule, qui peut également être manipulé en microfluidique", explique M. Freese.
De nombreuses méthodes existantes ne génèrent qu'une fine ligne de bio-encres contenant des cellules réparties de manière aléatoire. Les spécialistes de Fraunhofer impriment des gouttelettes ultraminces à peine plus grandes que la cellule elle-même. Cela leur permet d'obtenir une résolution supérieure : Chaque cellule est positionnée avec précision et peut interagir directement avec les cellules voisines. Les chercheurs prévoient d'utiliser cette méthode pour créer des cultures d'organes, par exemple, que l'industrie pourrait utiliser pour tester des médicaments. L'objectif déclaré des experts du Fraunhofer est d'imprimer des tissus pour des greffes de peau ou des organes entiers.
La microfluidique au service de la médecine
Pour exploiter l'énorme potentiel de ces méthodes en médecine, les experts du Fraunhofer IMM feront équipe l'année prochaine avec leurs collègues du département Clinical Health Technologies de l'Institut Fraunhofer pour l'ingénierie de la fabrication et l'automatisation IPA à Mannheim pour lancer un centre de haute performance pour les technologies unicellulaires, où ils mettront en commun et feront progresser leur expertise.
Les experts participeront au salon MEDICA 2024 du 11 au 14 novembre, où ils présenteront leurs solutions sur le stand commun de Fraunhofer (Hall 3, stand E74). Outre l'impression de cellules uniques, les participants pourront jouer à un jeu VR spécialement conçu pour s'essayer au marquage et à l'isolement ultérieur de cellules rares.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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