Enhancing the stability of albumin foam-based support baths using pectin for embedded bioprinting

Résumé

Les domaines de l’ingénierie tissulaire et de la médecine régénérative visent à restaurer ou à remplacer des tissus et organes endommagés pour le développement de nouvelles thérapies, de modèles de maladies physiologiquement pertinents et, à long terme, d’organes biofabriqués capables de répondre à la pénurie mondiale d’organes destinés à la transplantation. Pour atteindre ces objectifs, des techniques avancées de biofabrication comme la bio-impression 3D intégrée (terme anglais: embedded bioprinting) jouent un rôle central, car elles permettent la création contrôlée de structures cellulaires complexes à haute précision. La bio-impression 3D intégrée permet la création de structures complexes encapsulé avec des cellules vivantes par l’extrusion des bio-encres dans des bains de support. Cette approche a élargi l’éventail des bio-encres imprimables et rendu possible la fabrication de géométries sophistiquées. Toutefois, les matériaux de support actuellement utilisés présentent des limites liées à leur instabilité ainsi qu’à une diffusion insuffisante d’oxygène et de nutriments, ce qui restreint la durée des impressions et compromet la fidélité des structures. Des mousses à base d’albumine ont récemment été proposées comme alternatives perméables à l’oxygène et aux nutriments; cependant, leur dégradation rapide freine leur utilisation à plus grande échelle. La présente thèse rapporte la stabilisation de mousses d’albumine par l’incorporation de pectine, un polysaccharide biocompatible. Trois formulations — albumine seule (A8), albumine avec 1 % de pectine (A8P1) et albumine avec 2 % de pectine (A8P2) — ont été évaluées en fonction de leur stabilité, de la morphologie des bulles, des propriétés rhéologiques, des caractéristiques physicochimiques et de leur biocompatibilité. L’ajout de pectine a considérablement retardé le drainage et la coalescence des bulles tout en préservant les propriétés rhéologiques essentielles telles que le comportement pseudoplastique (shear-thinning) et la capacité de récupération rapide après déformation. Ces améliorations ont permis l’impression assistée d’hydrogels de chitosane, une bio-encre de faible viscosité et à gélification lente, sous forme de structures multicouches et libres, présentant une grande fidélité. Les experiences de viabilité cellulaire ont par ailleurs confirmé que la pectine ne compromettait pas la biocompatibilité; en particulier, la formulation A8P1 a fourni le microenvironnement le plus favorable et a surpassé les bains de support conventionnels de gélatine lors d’incubations prolongées, en raison d’une meilleure diffusion de l’oxygène et d’un pH plus physiologique. Dans l’ensemble, les mousses albumine–pectine se présentent comme un système de support simple, biocompatible et auto-éliminable, qui surmonte des limitations majeures de l’impression assistée par support et élargit l’éventail des bio-encres imprimables. En facilitant la fabrication fiable de structures cellulaires complexes, cette approche contribue à l’avancement de l’ingénierie tissulaire et de la médecine régénérative, soutenant ainsi le développement futur de modèles de maladies, d’outils de dépistage pharmacologique et, à terme, d’organes bio-imprimés pour répondre à la pénurie d’organes.

Date	2 déc. 2025
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Ali Ahmadi (Directeur(-trice))