Mise en forme de tissus biologiques pour les instrumenter et les caractériser
Jusqu'à présent, la mise en œuvre d'essais cliniques thérapeutiques reste coûteuse et prend beaucoup de temps. En outre, les études précliniques, qui sont basées sur des modèles animaux ou des cultures cellulaires en 2D, peuvent soulever des problèmes éthiques dans le premier cas et ne pas reproduire la biodistribution de l'agent thérapeutique dans des conditions physiologiques humaines dans le second cas.
Pour surmonter ces limitations, les technologies de type systèmes microphysiologiques, allant des organoïdes aux organes sur puce, semblent constituer une approche prometteuse. Ces technologies intègrent la microfabrication, la fabrication additive, la microfluidique et la biologie pour recréer des environnements biologiques sur une puce. Cependant, ils manquent souvent de pertinence car ils ne reproduisent pas les propriétés de perméabilité et d'élasticité des tissus humains, surtout du fait que ces matériaux sont mous et poreux et donc difficiles à mettre en forme.
Au cours de ce projet de stage, nous proposons d'explorer le développement d'un procédé de découpe et de gravure au laser UV pour la mise en forme précise de matériaux souples (par exemple, le silicone) et d'hydrogels (par exemple, le PEG, le collagène). A terme, cette approche pourrait être appliquée à des explants tumoraux opérés qui reproduisent fidèlement l'organisation et la composition de la tumeur, grâce à notre collaboration avec le Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (CRCT).
**** English version *****
To date, the implementation of clinical trials has been costly and time-consuming. Additionally, pre-clinical studies, which are based on animal models or 2D cell cultures, may raise ethical concerns in the former case and fail to replicate therapeutic agent biodistribution in human physiological conditions or understand transport mechanisms in the latter case.
To overcome these limitations, state-of-the-art devices belong to the family of micro-physiological systems, ranging from organoids to organs-on-chips. These devices integrate microfabrication, additive manufacturing, microfluidics, and biology to recreate biological environments on a chip. However, they often lack relevance as they do not mimic the permeability and elastic properties of human tissues. One explanation stems from the fact that these materials are soft and porous, presenting a shaping challenge.
During this internship project, we propose to explore the development of a UV Laser cutting and engraving process for the precise shaping of soft materials (e.g., silicone) and hydrogels (e.g., PEG, collagen). Ultimately, this approach could be applied to surgically operated tumor explants that faithfully recapitulate tumor organization and composition, through our collaboration with the Cancer Research Center of Toulouse (CRCT).
In summary, this research project at the intersection of physics, biology, and oncology is an essential prerequisite for the development of new devices for personalized medicine and novel therapeutic approaches in cancer.