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Une encre vivante qui pourrait révolutionner l’impression 3D

On voit un objet circulaire de couleur bleue claire, sur fond noir.

Objet circulaire créé à l'aide de l'impression 3D qui contient des bactéries qui produisent de la cellulose, rendues visibles grâce à un colorant fluorescent.

Photo : Laboratory for complex materials/ETH Zurich

Radio-Canada

Donner de nouvelles propriétés à l'encre d'une imprimante 3D en y ajoutant des bactéries : c'est le défi relevé par des chercheurs suisses, qui ont nommé le nouveau matériau « Flink », un produit qui aurait des retombées en médecine et en environnement.

Un texte de Renaud Manuguerra-Gagné

Les imprimantes 3D ont déjà révolutionné plusieurs domaines, de l’ingénierie à la médecine. Ces appareils permettent de recréer des structures dessinées à l’ordinateur à partir de différents matériaux liquides, déposés couche par couche afin d’obtenir des objets en trois dimensions.

Toutefois, certains matériaux ne peuvent pas être moulés par impression 3D, car ils ne peuvent passer de la phase liquide de l’encre à la phase plus rigide nécessaire pour obtenir un produit fini.

C’est ici que les bactéries deviennent intéressantes. Elles peuvent être utilisées comme de vraies usines microscopiques, capables de réagir à leur environnement, de fabriquer des matériaux biologiques plus difficiles à manipuler et de s’en servir pour recouvrir une surface ou dégrader des matériaux.

Le problème est que, lorsqu’on les laisse à elles-mêmes, les bactéries ne restent pas nécessairement à des endroits fixes, ce qui rend leur utilisation industrielle assez difficile.

Des chercheurs suisses de l’École polytechnique de Zurich ont réglé ces deux problèmes d’un coup en ajoutant certaines bactéries à des hydrogels pour fabriquer des produits d’impression 3D. Le gel produit par l’équipe va à la fois nourrir et abriter les bactéries, qui accompliront ensuite les tâches pour lesquelles leur présence est requise.

Le compte rendu des possibilités offertes par leur nouveau produit, surnommé « Flink » pour Functionnal Living Ink, a été publié dans le journal Science Advances (Nouvelle fenêtre).

Des bandages sur mesure

L’un des premiers matériaux qui intéressaient les concepteurs de l’encre Flink était la cellulose, un des composés organiques les plus répandus sur Terre que l’on trouve dans presque toutes les plantes.

Selon plusieurs études, la cellulose dispose d’un énorme potentiel en médecine, car elle peut se comporter de la même manière que la matrice qui relie nos cellules les unes aux autres. Toutefois, il est présentement très difficile de l’utiliser en impression 3D.

Les chercheurs ont donc intégré des bactéries capables de produire de la cellulose dans un hydrogel destiné aux imprimantes 3D. Quatre jours après l’impression du gel, les bactéries avaient entièrement recouvert la structure de cellulose.

Ces gels auraient deux applications majeures. La première consisterait à s’en servir pour fabriquer des bandages sur mesure qui aident à guérir les plaies à la surface du corps. D’autres études ont montré que la cellulose pouvait attirer de nouvelles cellules de peau et permettre une meilleure guérison.

La deuxième application, plus impressionnante encore, serait de se servir de ces gels pour empêcher le rejet de greffes d’organes. Enrober des organes destinés à la greffe avec cette cellulose pourrait permettre aux vaisseaux sanguins ou aux nutriments de passer, mais empêcherait les cellules du système immunitaire d’attaquer l’organe.

Vidéo produite par l'École polytechnique de Zurich qui montre les possibilités du nouveau matériau (en anglais)

Un filtre pour chaque polluant

Un autre domaine où l’encre Flink pourrait être utile est le nettoyage de l’environnement. Dans leur étude, les chercheurs ont utilisé des bactéries capables de dégrader le phénol, un composé organique toxique qui se dissout dans l’eau.

En déposant un filet produit par impression 3D dans un liquide contaminé, les chercheurs ont complètement dégradé le phénol qui s’y trouvait en quelques jours.

Cette démonstration laisse croire qu’on pourrait, par exemple, ajouter des bactéries capables de dégrader le pétrole et s’en servir pour nettoyer des déversements sans avoir à les relâcher dans la nature.

L’encre Flink ne se limite pas à l’ajout d’une propriété par structure. Il serait possible d’incorporer plus d’une sorte de bactéries par objet 3D pour avoir des outils capables de remplir plusieurs rôles.

Pour l’instant, il reste encore des améliorations à apporter avant d’aller de l’avant. Par exemple, les chercheurs ont remarqué que certaines bactéries pouvaient quitter le gel et se retrouver sur les surfaces testées. Cela pourrait provoquer un problème environnemental et diminuer le nombre d’utilisations des objets imprimés.

Malgré tout, Flink augmente de façon importante le potentiel de l’impression 3D.

Science