De l'invention à l'innovation : l'évolution de l'impression 3D en médecine

L'impression 3D a été pionnière par Charles W. « Chuck » Hull, qui a eu l'idée d'utiliser un logiciel de conception assistée par ordinateur pour créer des objets tridimensionnels. Hull a construit une machine qui utilisait un laser UV pour graver des couches d'acrylique en formes avant d'empiler les couches pour construire des objets. Il a breveté l'« appareil pour la production d'objets tridimensionnels par stéréolithographie » en 1984, marquant la naissance de l'impression 3D.

Au cours des trois décennies écoulées, l'impression 3D a trouvé des applications dans tous les secteurs, y compris la santé. À mesure que l'impression 3D devient plus avancée et plus accessible économiquement, ses applications médicales continuent de s'élargir. L'impression 3D peut même être créditée pour certaines des avancées les plus impressionnantes de la médecine récente, notamment les tissus vasculaires imprimés en 3D, les dispositifs prothétiques et les os, ainsi qu'une multitude de dispositifs médicaux, y compris les guides chirurgicaux, les stimulateurs cardiaques, et plus encore.

Comment l'impression 3D a aidé à transformer les soins de santé

L'industrie de la santé a été l'un des premiers adopteurs de la technologie d'impression 3D. Dès la fin des années 1990 et au début des années 2000, l'impression 3D était utilisée pour produire des implants dentaires et des prothèses personnalisées, surprenant même Charles Hull, qui a admis n'avoir jamais anticipé l'effet de l'impression 3D sur la médecine. Depuis, les applications médicales de la technologie ont considérablement évolué, en particulier au cours de la dernière moitié de la décennie.

Parce que l'impression 3D est agile, permettant des itérations et des modifications rapides, elle est particulièrement adaptée aux produits comme les prothèses et les implants dentaires, qui exigent à la fois une personnalisation élevée et une production à faible volume. Par exemple, Coapt, une entreprise basée à Chicago qui produit des systèmes de reconnaissance de motifs myoélectriques pour les prothèses de membres supérieurs, utilise la technologie de fabrication additive pour construire des bras prothétiques entièrement réactifs, personnalisés à la biologie de chaque patient.

L'impression 3D offre le potentiel de transformer d'autres domaines de la médecine, notamment l'orthopédie. Avec l'impression 3D, les chirurgiens orthopédiques sont capables de créer des structures qui imitent parfaitement la biologie d'un patient, ce qui pourrait un jour aider à éliminer l'inconfort et la dégradation associés aux implants osseux artificiels « taille unique ». Bien que les os imprimés en 3D ne soient pas en utilisation clinique régulière, le succès de plusieurs implants médiatisés a démontré les progrès et la promesse de la technologie.

Où nous allons : biomatériaux imprimés en 3D

Alors que les bio-dispositifs imprimés en 3D tels que les prothèses et les os ont été essayés, testés et mis en pratique, la prochaine frontière de l'impression 3D médicale, les dispositifs mimetiques organiques, reste à l'horizon. Au début des années 2000, une équipe de chercheurs de l'hôpital pour enfants de Boston a construit avec succès des vessies de remplacement en collagène et polymère synthétique à la main en utilisant une méthode de construction appelée « échafaudage ». Ils ont superposé les échafaudages avec des cellules des patients de l'essai, leur permettant de se développer en organes fonctionnels. Sept ans après l'implantation des organes, tous les patients de l'essai restaient en bonne santé.

Malheureusement, la construction d'organes de cette manière n'est pas seulement incroyablement coûteuse, mais aussi extrêmement chronophage. Cherchant un moyen moins chronophage et plus facilement reproductible de produire des organes synthétiques, un chercheur nommé Dr. Anthony Atala a fondé l'Institut Wake Forest de médecine régénérative (WFIRM) en 2004. Peu après, les chercheurs du WFIRM ont commencé à expérimenter l'impression 3D d'organes humains synthétiques, développant finalement des machines capables d'imprimer de manière cohérente des organes et des tissus pour une utilisation dans des essais cliniques.

Cependant, malgré le relatif succès des os synthétiques, les organes imprimés en 3D restent loin d'être prêts pour une utilisation clinique. L'écart entre les organes synthétiques expérimentaux et ceux cliniquement viables peut se situer au niveau cellulaire ; c'est pourquoi les chercheurs tentent d'appliquer l'impression 3D aux cellules vivantes, en reproduisant les tissus humains. En 2019, une équipe de chercheurs brésiliens a réussi à bioprinter des « organoïdes » qui effectuent toutes les fonctions du foie humain, y compris la construction de protéines, le stockage de vitamines et la sécrétion de bile.

Ces foies miniatures ne sont pas encore prêts pour la transplantation, mais de nombreux experts pensent que, dès que nous pourrons reproduire avec succès le tissu humain via l'impression 3D, la voie vers la création d'organes humains pleinement fonctionnels sera ouverte — et la médecine sera à jamais changée.

L'avenir de l'impression 3D médicale

Il est difficile de surestimer le potentiel que l'impression 3D a pour transformer les soins de santé. À mesure que la technologie de fabrication additive devient plus accessible et plus abordable, l'innovation médicale significative semble plus réalisable que jamais — et il est de plus en plus clair que les services d'impression 3D joueront un rôle important dans la révolution de la médecine dans la prochaine décennie et au-delà.

Prête pour la fabrication à la demande, l'impression 3D permet aux chercheurs médicaux de créer de petits volumes de pièces pour des applications de niche — et de pivoter rapidement lorsque de nouveaux besoins surgissent, comme dans le cas de la pandémie de COVID-19.

Cependant, exploiter la technologie d'impression 3D — choisir les bons matériaux, les processus les plus efficaces et les meilleurs flux de travail — peut être difficile. En vous associant aux experts de Fast Radius, vous pouvez être tranquille en sachant que nous travaillerons avec vous pendant chaque phase des processus de conception, de prototypage, de production et d'exécution. Nous veillerons à ce que chaque conception soit optimisée pour la fabrication et que votre choix de matériaux et de méthode de production corresponde à vos exigences spécifiques. Prêt à commencer ? Contactez-nous aujourd'hui.