« Peau à partir d'une seringue »: une bio-encre biphasique « granulaire » a imprimé le derme et l'a implanté

Des scientifiques suédois ont présenté la bioencre µInk pour la bio-impression 3D du derme: il s'agit d'un hydrogel granulaire biphasé à base de microsphères de gélatine poreuses sur lesquelles sont implantés des fibroblastes dermiques humains et une matrice d'acide hyaluronique. Le mélange se comporte comme un liquide sous pression dans une seringue/buse d'imprimante et se gélifie à nouveau dans une plaie; c'est pourquoi les journalistes l'ont surnommé « peau dans une seringue ». Lors d'expériences sur des souris, des structures imprimées présentant une très forte densité cellulaire ont survécu, ont rapidement formé une matrice extracellulaire, développé des vaisseaux et se sont intégrées aux tissus en 28 jours. Ces travaux ont été publiés dans Advanced Healthcare Materials.

Arrière-plan

• Pourquoi les substituts cutanés actuels sont loin du « derme véritable ». La norme clinique pour les plaies et brûlures étendues est l'autogreffe de faible épaisseur (STSG) et/ou les modèles dermiques (par exemple, Integra). Ils sauvent des vies et ferment la lésion, mais laissent souvent des cicatrices et des contractures, surtout avec des lambeaux fins; la qualité de la cicatrice dépend fortement de la proportion de « derme profond » dans le greffon. Même les lambeaux « en filet », pratiques pour couvrir de grandes surfaces, produisent des cicatrices plus visibles grâce à la cicatrisation à travers les cellules du filet. Les modèles dermiques contribuent à la formation d'un « néoderme », mais restent acellulaires, nécessitent plusieurs étapes et ne résolvent pas le problème du manque de cellules/vaisseaux autologues au cours des premières semaines.
• Pourquoi la bio-impression 3D cutanée est une étape logique, mais elle est freinée par la bio-encre. L'impression permet de placer les cellules et les matériaux de manière ciblée, tandis que les hydrogels homogènes classiques se retrouvent dans une « fourche »:
  • Trop liquides: elles s'étalent et ne conservent pas leur forme; trop rigides: elles compriment les cellules, entravent la pénétration des vaisseaux sanguins et ne permettent pas l'impression d'une densité cellulaire élevée. De plus, il est encore difficile de recréer des structures annexielles (follicules pileux, etc.). Nous avons besoin d'encres biologiques qui s'écoulent sous la pression de la buse, puis se rassemblent instantanément en une masse poreuse stable et ne détruisent pas les cellules par cisaillement.
• Que sont les bio-encres granulaires (microgel, « encrassées ») et pourquoi sont-elles adaptées au derme? Ce sont des particules de microgel « densément compactées » qui se comportent comme un solide au repos et comme un liquide sous cisaillement (rhéofluidification), idéales pour l'impression par seringue/extrusion et les injections. Après application, le fil conserve sa forme, laissant des pores intergranulaires propices à la croissance vasculaire; le mélange peut également être réticulé par chimie douce. Cette classe de matériaux est devenue la base de l'impression sur tissus mous ces dernières années.
• L'idée de µInk en bref. Les auteurs ont combiné deux aspects du problème: les cellules et la matrice. Ils ont implanté des fibroblastes dermiques humains sur des microsphères de gélatine poreuses (des « billes » biocompatibles dont la chimie est similaire à celle du collagène), puis ont collé les granules avec une matrice hyaluronique grâce à une chimie click sans cuivre. Le résultat est une bio-encre « liquide sous pression, solide au repos » qui permet une densité cellulaire ultra-élevée, l'impression/injection et le recrutement rapide de la matrice extracellulaire déjà in situ. Les constructions ont pris racine et se sont vascularisées chez la souris en 28 jours.
• Comment cette approche répond aux « points sensibles » de la clinique.
  1. Rapidité et logistique: au lieu d'une longue culture d'un équivalent tissulaire, il y a une préparation rapide de « granulés vivants » et l'introduction de « peau à partir d'une seringue » directement dans la plaie ou l'impression à la forme du défaut.
  2. Biologie: Haute cellularité + architecture poreuse → meilleur dépôt de MEC et néoangiogenèse - clé pour moins de cicatrices et un derme élastique.
  3. Compatibilité avec l'autologie: les fibroblastes sont facilement obtenus à partir d'une petite biopsie; la gélatine/HA sont des composants familiers à la peau.
• Où subsistent les lacunes? Tout cela est encore au stade préclinique chez la souris; le passage aux patients nécessite des modèles de peau pleine épaisseur, un suivi à long terme, la co-impression avec des kératinocytes/endothélium, la normalisation selon les BPF et la preuve que la technologie réduit réellement les cicatrices et améliore la fonction par rapport à la technologie standard.
• Pourquoi cette nouvelle est-elle importante? Dans un contexte de limitations persistantes des STSG/matrices et de maturité de la classe des bio-encres granulaires, µInk démontre un assemblage pratique: « microgels porteurs + matrice de liaison souple + fortes doses de cellules autologues ». Cela rend plus réaliste le scénario d'une reconstruction dermique rapide et dense en cellules, sans longues étapes d'incubation.

Pourquoi est-ce nécessaire?

Les prothèses cutanées classiques laissent souvent une cicatrice: elles contiennent peu de cellules, se développent mal et produisent une matrice dermique « correcte » fragile. De plus, la croissance d'un derme épais et complexe dans sa totalité, en boîte de Pétri, est longue et difficile. Les auteurs proposent une autre méthode: assembler rapidement des « briques » à partir des fibroblastes du patient, les implanter sur des microsphères poreuses et les injecter/imprimer directement dans la zone défectueuse, où le corps lui-même complètera le derme complet.

Comment fonctionne la bioencre µInk

• Phase 1: « granules vivants ». Microsphères de gélatine poreuses (essentiellement de minuscules billes, chimiquement similaires au collagène cutané) sur lesquelles des fibroblastes dermiques humains primaires sont propagés dans un bioréacteur.
• Phase 2: « Gel de liaison ». Une solution d'acide hyaluronique qui lie les granules entre eux grâce à une chimie clic sans cuivre.
• Rhéologie. Le résultat est un hydrogel granulaire rhéofluidifiant: il s'écoule sous pression et conserve sa forme au repos, ce qui le rend adapté à l'application par seringue et à l'impression 3D.

Ce que les expériences ont montré

• Impression et viabilité: des mini-patchs stables avec une densité cellulaire ultra-élevée ont été imprimés à partir de µInk; la viabilité et le phénotype des fibroblastes ont été préservés.
• In vivo (souris): Les constructions implantées par voie sous-cutanée pendant 28 jours
  - sont devenues envahies par les vaisseaux,
  - ont démontré un remodelage de l'hydrogel,
  - et ont accumulé de la matrice extracellulaire dermique (les fibroblastes ont continué à se diviser et à fonctionner), indiquant une intégration tissulaire.
• Pratique d'application. Le matériau peut être appliqué directement dans la plaie à l'aide d'une aiguille – « peau dans une seringue » – ou une couche/forme peut être imprimée pour un défaut spécifique.

Pourquoi est-ce important?

• Rapidité et densité. Le temps est crucial pour les brûlures et les plaies chroniques. µInk permet de contourner les longs cycles de croissance tissulaire « en volume » et d'introduire immédiatement de nombreuses cellules actives là où elles sont nécessaires.
• Biologie plus proche de la normale. La forte cellularité et l'architecture poreuse des microsphères favorisent la production de matrice et la néovascularisation, deux clés d'une cicatrisation sans cicatrice et d'une bonne élasticité.
• Logistique clinique. Le concept s'intègre parfaitement à l'approche autologue: prélever une petite biopsie cutanée → multiplier rapidement les fibroblastes sur des microsphères → imprimer un greffon pour la plaie du patient.

En quoi est-ce différent des « hydrogels avec cellules » habituels?

Les hydrogels « homogènes » conventionnels sont soit trop liquides (ils s'étalent), soit trop rigides (ils compriment les cellules et entravent la croissance vasculaire). Leur architecture granulaire offre des pores et des passages pour les vaisseaux, et leur structure est « biphasique »: stabilité mécanique et injectabilité. De plus, les supports en gélatine sont biodégradables et « familiers » aux tissus.

Limites et prochaines étapes

Il s'agit d'un essai préclinique (souris, poches sous-cutanées; délai: 4 semaines). À venir:

• défauts cutanés de pleine épaisseur et suivis plus longs;
• tests cutanés kératinocytes/cellules endothéliales et combinaison de tests cutanés sur toute l'épaisseur;
• transition vers des cellules autologues de patients et un modèle de brûlure/plaie chronique;
• mise à l'échelle pour la **production GMP** (bioréacteurs, stérilité, contrôle par clic).

Source: Shamasha R. et al. Bioencres granulaires biphasiques pour la biofabrication de constructions à haute densité cellulaire pour la régénération dermique, Advanced Healthcare Materials, en ligne le 12 juin 2025 https://doi.org/10.1002/adhm.202501430