Formulation de nanosystèmes biocompatibles pour l’ingénierie tissulaire par impression 3D (bioprinting)

Biocompatible nanosystems formulation for tissue engineering using 3D bioprinting

• Auteur / Autrice : Guillaume Bouguéon
• Direction : Sylvie Crauste-Manciet, Tina Zupanc Kauss
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 22/01/2020
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Acides Nucléiques : Régulations Naturelle et Artificielle
• Jury : Président / Présidente : Johann Clouet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Crauste-Manciet, Frédéric Lagarce, Magali Szlosek Pinaud
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Johann Clouet, Valérie Sautou

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanoparticules lipidiques

Génie tissulaire

Bioimpression

Mots clés libres

Bioimpression par extrusion

Liposome

Nucléolipide

Hydrogel supramoléculaire

Molécule hydrogélatrice de bas poids moléculaire

Bioencre

Extrusion Bioprinting

Liposome

Nucleolipid

Supramolecular Hydrogel

Low Molecular Weight Hydrogelators

Bioink

Résumé

La bioimpression 3D est une branche de l’ingénierie tissulaire actuellement en plein essor, cherchant à reproduire avec fidélité la microarchitecture complexe de tissus et organes. Malgré un large éventail de biomatériaux utilisés dans la formulation de bioencres, il s’avère essentiel de trouver une alternative aux biomatériaux naturels et synthétiques classiquement utilisés, permettant de mimer la matrice extracellulaire et de présenter des capacités d’impression de façon conjointe.Le présent travail met en avant, pour la première fois, les capacités de la molécule bioinspirée de type nucléolipide diC16dT à permettre la formulation d’une encre de bioimpression par extrusion. L’encre, formulée dans du milieu de culture cellulaire présentait des propriétés rhéologiques lui permettant d’être imprimée de façon continue. Il a également été possible d’y incorporer des fibroblastes gingivaux tout en maintenant leur viabilité cellulaire au sein des bioconstructions. Cette encre offre également plusieurs possibilités d’adaptation, notamment en terme de concentration en diC16dT et de milieux de culture en vue de répondre aux exigences d’autres types cellulaires. Enfin, des travaux préliminaires ont permis l’incorporation de liposomes dans la formulation de l’encre sans affecter ses capacités d’impression. Ceci permettra d’envisager la délivrance de substances actives ou d’éléments nutritifs au sein des bioimpressions, fonctionnalité des liposomes qui, à notre connaissance n’avait jamais été mise en valeur auparavant.

3D bioprinting is an emerging field of tissue engineering, that aims at faithfully reproducing the complex microarchitecture of tissues and organs. Despite a wide range of biomaterials used in bioink formulation, it is essential to find an alternative to the natural and synthetic biomaterials conventionally used, mimicking extracellular matrix and presenting printing capabilities jointly.The present work demonstrated for the first time, the ability of the bioinspired nucleolipid molecule diC16dT to formulate an extrusion bioprinting ink. The ink formulated in cell culture medium showed rheological properties allowing its continuous printability. It was also possible to incorporate gingival fibroblasts while maintaining the cell viability within bioconstructions. This ink also offered several adaptation possibilities, especially in terms of diC16dT concentration and cell culture medium to meet other cellular types requirements. Finally, the preliminary work showed the feasibility of the incorporation of liposomes into the ink formulation without affecting its printing capabilities. Thus, it would possible to further consider the delivery of active substances or nutrients within the bioconstructions. This application has to the best of our knowledge not been developed yet for liposomes.