Comment les imprimantes 3D pourraient contribuer à améliorer l'accès aux soins oculaires

May 13, 2023

Ces dernières années, l'utilisation de l'impression 3D dans le domaine de la santé a connu une augmentation.

L'impression 3D a déjà été utilisée pour créer certains implants et prothèses. Et des recherches sont actuellement en cours sur les moyens d'utiliser l'impression 3D pour les organes et tissus humains ainsi que pour les médicaments.

Maintenant, des scientifiques du Centre for Ocular Research & Education (CORE) de l'Université de Waterloo en Ontario, au Canada, ont récemment présenté des recherches lors de la réunion annuelle ARVO 2023 montrant comment l'impression 3D pourrait potentiellement être utilisée dans les soins oculaires.

Les applications potentielles d'impression 3D comprenaient l'administration oculaire de médicaments, les lentilles de contact biodégradables et un modèle d'œil bio-imprimé en 3D qui pourrait être utilisé pour tester des médicaments administrés par l'œil.

Les résultats n'ont pas encore été publiés dans une revue à comité de lecture.

Contrairement à une imprimante standard qui imprime des mots et des photos sur une feuille de papier plate, l'impression 3D crée un véritable élément en trois dimensions.

L'imprimante 3D le fait en utilisant des couches de matériau "d'impression". Ces couches continuent à se construire et à se façonner dans l'objet qu'elles impriment. Pour cette raison, l'impression 3D est considérée comme une technologie additive.

Une variété de matériaux, y compris les plastiques, les métaux, les composites et la céramique, peuvent être utilisés pour imprimer des objets en 3D.

Pour les dispositifs médicaux d'impression 3D, la Food & Drug Administration (FDA) réglemente actuellement ces articles par l'intermédiaire de son Center for Devices and Radiological Health (CDRH).

Selon le Dr Alex Hui, responsable des biosciences au Centre for Ocular Research & Education (CORE) de l'Université de Waterloo, le principal avantage de l'impression 3D est la flexibilité.

"L'impression 3D ouvre de nouvelles voies pour la fabrication rapide, à la demande et personnalisée de dispositifs oculaires, allant des lunettes, des lentilles de contact ou des inserts oculaires administrant des médicaments", a-t-il déclaré à Medical News Today. "Nous pouvons également tirer parti de cette technologie pour créer de meilleurs modèles oculaires in vitro pour dépister des médicaments ou tester de nouveaux produits oculaires."

"Bien que le potentiel de l'impression 3D dans les soins oculaires soit assez prometteur, nous sommes encore assez loin de cette réalité", a ajouté Hui. "C'est précisément pourquoi nous avons décidé de poursuivre cette recherche, en aidant à combler le fossé entre l'impression 3D et les applications ophtalmiques."

Ce n'est pas la première fois que des scientifiques se penchent sur l'impression 3D pour la santé oculaire. Une étude de décembre 2022 a montré comment la bio-impression 3D pouvait être utilisée pour créer des tissus oculaires. D'autres recherches ont examiné l'impression 3D pour les lentilles de contact et les lentilles intraoculaires.

"Du point de vue du consommateur, l'impression 3D permet de produire potentiellement des dispositifs médicaux sur le lieu de soins, par exemple au bureau ou à la maison", a déclaré Hui. "L'application la plus utile sera pour les situations nécessitant une conception personnalisée, unique ou spécialisée pour un patient unique. Nous envisageons que cette technologie pourrait avoir un impact sur les lentilles sclérales, l'orthokératologie et l'administration de médicaments où les produits personnalisés et personnalisés sont hautement souhaitables. Les produits qui ont une courte durée de conservation ou les produits dont la production prend des semaines ou des mois peuvent également bénéficier de cette technologie."

Trois des innovations de l'impression 3D tournaient autour de la fabrication et de l'utilisation de puces microfluidiques en polydiméthylsiloxane (PDMS) imprimées en 3D.

Les chercheurs ont envisagé d'utiliser cette puce pour tester les réponses des cellules oculaires à certaines conditions, ainsi que d'utiliser la puce pour fabriquer une lentille de contact capable de tester les médicaments administrés par les yeux.

De plus, les scientifiques ont pu incorporer des cellules épithéliales cornéennes humaines (HCEC) dans la puce PDMS pour les utiliser dans des études de biologie cellulaire.

"Les dispositifs microfluidiques sont un outil couramment utilisé dans la recherche et le diagnostic", a expliqué Hui. "Par exemple, considérez les bandelettes de test COVID qui utilisent des principes similaires, où seule une petite quantité de liquide est exploitée pour obtenir des informations. Celles fabriquées à partir de PDMS sont principalement utilisées pour la recherche contenant des cellules, mais le processus traditionnel de fabrication de dispositifs microfluidiques PDMS est assez long et cher."

"CORE a utilisé l'impression 3D pour faciliter ce processus, nous permettant de créer des éléments de conception qui ne seraient normalement pas possibles avec les approches traditionnelles", a-t-il poursuivi. « Nous utilisons ces puces PDMS pour tester et cribler de nouveaux médicaments et produits sur les cellules en termes de sécurité et d'efficacité. Nous pouvons également concevoir ces puces à l'avenir comme un outil de diagnostic, comme la détection de biomarqueurs du film lacrymal pour des maladies oculaires spécifiques, dans une mode relativement rapide de la conception aux premiers prototypes."

Une autre étude s'est concentrée sur le développement d'une bioencre biodégradable pour les dispositifs ophtalmiques d'impression 3D.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé la bio-encre pour imprimer des matériaux en 3D pouvant être utilisés pour fabriquer des lentilles de contact biodégradables.

"Les bio-encres sont des matériaux qui ont un profil biologique compatible qui peut également être imprimé à l'aide d'une imprimante 3D", a déclaré Hui. "Nous voulons utiliser cette technologie pour imprimer des inserts oculaires biodégradables pour l'administration de médicaments, et leurs conceptions géométriques sont assez simples, ce qui rend cela simple."

"En tant qu'exercice d'apprentissage, nous voulions également voir si nous pouvions imprimer une lentille de contact souple, qui (est) très fine et douce, et pour laquelle il existe de nombreux défis pour l'imprimer correctement", a-t-il ajouté. "Nous utiliserons les leçons apprises et les appliquerons pour l'impression 3D de lentilles dures, c'est-à-dire les lentilles sclérales et les lentilles ortho-K."

Les chercheurs de CORE ont également développé un modèle oculaire en hydrogel doux avec des surfaces imitant les surfaces naturelles de la cornée et de la sclérotique. Le modèle a également une chambre interne pour imiter l'intérieur naturel de l'œil.

Les chercheurs pensent que ce type de modèle oculaire pourrait être utilisé pour tester l'administration de médicaments oculaires et leur absorption par la cornée.

"Il existe de nombreuses études qui nous obligent à comprendre comment les médicaments se diffusent et pénètrent à l'arrière de l'œil, et il n'y a aucun moyen de simuler cela", a expliqué Hui. « En expérimentant différentes formulations de bio-encre, nous pouvons désormais imprimer en 3D un globe oculaire en hydrogel avec des structures creuses qui simulent les chambres antérieure et postérieure. De nouvelles avancées nous aideront à étudier diverses méthodes d'administration de médicaments à l'arrière de l'œil. espérons produire des modèles non seulement pour la recherche mais aussi à des fins éducatives, permettant aux cliniciens d'apprendre et de pratiquer des techniques sur eux avant les interactions avec les patients.

Medical News Today s'est également entretenu avec le Dr Benjamin Bert, ophtalmologiste au MemorialCare Orange Coast Medical Center en Californie, à propos de cette recherche.

"Toute application de nouvelles technologies que nous sommes en mesure d'utiliser pour essayer d'améliorer les soins que nous prodiguons et amène les choses dans le futur est toujours bénéfique et toujours très excitante", a déclaré Bert, qui n'a pas participé à cette recherche particulière.

En parlant des avantages que l'impression 3D pourrait offrir aux professionnels de la vue à l'avenir, Bert a déclaré qu'elle ouvrirait l'accessibilité.

"Ainsi, vous pouvez avoir une technologie qui est développée dans une partie du monde, puis en étant capable de l'imprimer en ayant simplement accès à une imprimante 3D, cela signifie que vous pouvez l'apporter même dans des régions très éloignées et avoir toujours accès à cela technologie très avancée », a-t-il déclaré.

"Je pense que c'est une technologie très intéressante", a ajouté Bert. "Il a beaucoup d'applications futures. Et c'était en quelque sorte la première étape dans l'introduction de certaines des choses où il pourrait être utilisé. Je pense que nous en entendrons beaucoup plus parler au fil du temps et au fur et à mesure que le la recherche continue de progresser."