TU Graz et VIT impriment en 3D une imitation de peau contenant des cellules vivantes

Selon l’Université de technologie de Graz (TU Graz) et le Vellore Institute of Technology (VIT) en Inde, une équipe de recherche développe une imitation de peau imprimée en 3D et dotée de cellules vivantes afin de tester les nanoparticules présentes dans les cosmétiques, sans recourir à l’expérimentation animale.

La directive 2010/63/UE a imposé des restrictions sur l’utilisation d’animaux pour tester les cosmétiques et leurs ingrédients dans l’ensemble de l’Union européenne. Dès lors, des alternatives sont activement recherchées pour évaluer l’absorption et la toxicité des nanoparticules présentes dans des produits comme les écrans solaires. Une équipe de chercheurs de TU Graz et du VIT travaille au développement d’imitation de peau reproduisant la structure tissulaire à trois couches et les propriétés biomécaniques de la peau humaine. Ces imitations peuvent être fabriquées par impression 3D à partir de formulations d’hydrogel combinées à des cellules vivantes. Les premiers modèles de peau sont désormais prêts à être utilisés pour les tests de nanoparticules.

Hydrogels

« Les hydrogels utilisés pour nos imitations de peau imprimées en 3D doivent répondre à plusieurs critères », explique Karin Stana Kleinschek de l’Institut de chimie et de technologie des systèmes biosourcés de TU Graz. « Les hydrogels doivent pouvoir interagir avec les cellules de la peau vivantes. Ces cellules doivent non seulement survivre, mais aussi pouvoir croître et se multiplier. »

La base des structures stables et imprimables en 3D repose sur des formulations d’hydrogel mises au point à TU Graz. Les hydrogels se caractérisent par une forte teneur en eau, qui crée des conditions idéales pour l’intégration et la croissance des cellules. Toutefois, cette teneur élevée en eau exige également des méthodes de stabilisation mécanique et chimique des impressions 3D.

TU Graz mène des recherches approfondies sur les méthodes de réticulation pour assurer cette stabilisation. Idéalement, la réticulation s’effectue dans des conditions très douces, inspirées de la nature, sans recours à des produits chimiques cytotoxiques. Une fois la stabilisation réussie, les partenaires en Inde testent la résistance et la toxicité des impressions 3D en culture cellulaire. Ce n’est que lorsque les cellules de la peau survivent dans l’hydrogel pendant deux à trois semaines et développent un tissu cutané que l’on peut véritablement parler d’« imitation de peau ». Celle-ci peut alors être utilisée pour d’autres tests cellulaires sur des produits cosmétiques.

Tests concluants

Les premiers tests en culture cellulaire des hydrogels imprimés en 3D ont été très concluants. Les matériaux réticulés se sont révélés non cytotoxiques et mécaniquement stables. « La prochaine étape consistera à utiliser les modèles imprimés en 3D (imitations de peau) pour tester des nanoparticules », explique Karin Stana Kleinschek. « Il s’agit d’un succès pour la recherche complémentaire menée par TU Graz et VIT. Nos nombreuses années d’expertise en recherche sur les matériaux pour l’imitation de tissus et l’expertise de VIT en biologie moléculaire et cellulaire se sont parfaitement complétées. Nous travaillons désormais ensemble à l’optimisation des formulations d’hydrogel et à la validation de leur utilité en tant qu’alternative à l’expérimentation animale. »