Des chercheurs de Georgia Tech impriment en 3D des valves cardiaques biorésorbables
Une fois implantées, ces valves adaptées au patient seront absorbées par l’organisme et remplacées par de nouveaux tissus qui assureront la fonction initialement remplie par l’appareil
Selon Georgia Tech, plus de 5 millions de personnes aux États-Unis reçoivent chaque année un diagnostic de maladie des valves cardiaques, une affection pour laquelle il n’existe aucun traitement efficace à long terme. Lorsque la valve cardiaque d’une personne est gravement endommagée en raison d’une malformation congénitale, du mode de vie ou du vieillissement, le flux sanguin est perturbé. Sans intervention, des complications potentiellement mortelles peuvent survenir.
Le remplacement et la réparation des valves sont les seules solutions pour traiter une maladie valvulaire sévère. Cependant, ces interventions nécessitent souvent des chirurgies répétées, qui sont coûteuses, contraignantes et risquées. La plupart des valves de remplacement sont fabriquées à partir de tissus animaux et doivent être changées après 10 à 15 ans. Pour les patients pédiatriques, les options sont encore plus limitées et impliquent souvent plusieurs interventions chirurgicales.
Aujourd’hui, des chercheurs de Georgia Tech ont mis au point une valve cardiaque imprimée en 3D à partir de matériaux biorésorbables et conçue pour s’adapter à l’anatomie spécifique de chaque patient. Une fois implantée, la valve est absorbée par l’organisme et remplacée par un nouveau tissu qui assure la fonction initialement remplie par l’appareil.
Cette innovation provient des laboratoires des professeurs Lakshmi Prasad Dasi et Scott Hollister du département Wallace H. Coulter de génie biomédical (BME) de Georgia Tech et de l’université Emory.
« Cette technologie est très différente de la plupart des valves cardiaques existantes, et nous pensons qu’elle représente un changement de paradigme », explique Dasi, professeur Rozelle Vanda Wesley en génie biomédical. « Nous nous éloignons des dispositifs en tissus animaux, qui ne durent pas et ne sont pas durables, pour entrer dans une nouvelle ère où une valve cardiaque peut se régénérer à l’intérieur du patient. »
Dasi est un spécialiste reconnu de la mécanique et du fonctionnement des valves cardiaques, tandis que Hollister est un expert en ingénierie tissulaire et en impression 3D de dispositifs médicaux pédiatriques.
«En pédiatrie, l’un des plus grands défis est que les enfants grandissent, ce qui modifie la taille de leurs valves cardiaques », explique Hollister, titulaire de la chaire Patsy et Alan Dorris en technologie pédiatrique et professeur en génie biomédical à Georgia Tech. « À cause de cela, les enfants doivent subir plusieurs chirurgies pour adapter leurs valves à leur croissance. Avec cette nouvelle technologie, le patient pourrait potentiellement régénérer un nouveau tissu valvulaire et éviter des remplacements successifs. »
Bien que l’impression 3D de valves cardiaques et l’utilisation de matériaux biorésorbables dans les implants existent déjà, c’est la première fois que ces deux technologies sont combinées pour créer un dispositif unique.
« Dès le départ, notre objectif était de nous éloigner de l’approche universelle qui prévaut actuellement dans la conception et la fabrication des valves cardiaques, pour proposer un implant personnalisé pouvant surpasser les dispositifs actuels », explique Sanchita Bhat, chercheuse dans le laboratoire de Dasi et ancienne doctorante ayant participé au projet dès ses débuts.
Les premières recherches ont porté sur la sélection du matériau idéal et sur les tests de divers prototypes. L’équipe a opté pour un polymère biocompatible, le poly(glycérol dodécanedioate), imprimé en 3D.
Cette valve possède une mémoire de forme, ce qui signifie qu’elle peut être pliée pour être insérée dans l’organisme par cathéter, évitant ainsi une chirurgie à cœur ouvert. Une fois implantée et portée à la température du corps, elle retrouve sa forme initiale. Le matériau envoie alors un signal à l’organisme pour stimuler la régénération d’un nouveau tissu valvulaire, tandis que la valve originale se résorbe en quelques mois.
Srujana Joshi, doctorante de quatrième année dans le laboratoire de Dasi, joue un rôle clé dans la mise à l’essai et l’analyse des performances de la valve.
« Lorsqu’on a une idée d’implant, il faut beaucoup d’optimisation pour arriver au bon design, au bon matériau et aux bons paramètres de fabrication », explique Joshi. « C’est un processus itératif, et nous testons ces aspects pour nous assurer que les valves remplissent bien leur fonction. »
Actuellement, Bhat et Joshi évaluent la durabilité physique de la valve à l’aide de modèles informatiques et d’études en laboratoire. Le laboratoire de Dasi dispose d’un simulateur cardiaque capable de reproduire les conditions physiologiques d’un cœur humain, y compris la pression et le flux sanguin d’un patient spécifique. Une autre machine teste la résistance mécanique de la valve en la soumettant à des millions de cycles cardiaques en peu de temps.
Cette avancée pourrait révolutionner le traitement des maladies valvulaires, en offrant une solution plus durable et mieux adaptée aux besoins individuels des patients, notamment les enfants.
