fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l’École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) a présenté une plateforme d’impression 3D volumétrique dont l’efficacité énergétique serait 70 fois supérieure à celle des technologies précédentes. Ce système utilise un laser mis en forme par holographie pour fabriquer des structures de type tissulaire à une échelle proche de la clinique. Ce résultat s’appuie sur le procédé de fabrication additive volumétrique tomographique, qui consiste à solidifier une résine photosensible dans un tube à essai en rotation par balayage laser pour former la géométrie souhaitée. Les premières approches holographiques optimisaient les techniques traditionnelles en encodant la forme 3D par modulation de la phase de l’onde lumineuse, plutôt que par son amplitude ou sa luminosité, préservant ainsi davantage de puissance laser disponible.
Le Laboratoire de dispositifs photoniques appliqués de l’équipe de recherche a introduit un dispositif supplémentaire permettant de contrôler directement la phase du faisceau lumineux dans le système d’impression volumétrique. L’équipe souligne qu’une telle capacité n’avait pas encore été démontrée dans ce contexte auparavant. Utilisant une diode laser de 150 milliwatts, la plateforme solidifie des objets à l’échelle millimétrique en quelques secondes et des objets à l’échelle centimétrique en quelques minutes.
La diffusion de la lumière par les milieux biologiques pose généralement problème en bio-impression, entraînant une dégradation de la qualité d’impression. La plateforme résout ce problème grâce à des faisceaux auto-régénérants, une propriété de la projection holographique à contrôle de phase qui maintient la résolution même dans des environnements diffusant la lumière, comme les résines contenant des cellules. Christophe Moser, directeur du Laboratoire de dispositifs photoniques appliqués, déclare : « L’efficacité et la précision démontrées par notre méthode permettent enfin de bio-imprimer des structures de type tissulaire à une échelle proche de la clinique. » Il ajoute : « Les structures que nous imprimons sont bien plus grandes que ce que les méthodes holographiques antérieures permettaient d’atteindre, et ce malgré la diffusion lumineuse accrue due à l’incorporation de cellules. »
Lors de tests expérimentaux, l’équipe a imprimé une oreille humaine grandeur nature à l’aide d’une résine à base de gélatine. Dans une autre construction d’un volume de 64 millimètres cubes, des cellules vivantes incorporées ont survécu après six jours et ont formé des réseaux organisés. Les chercheurs ont également combiné le moteur optique à une stratégie de réduction du speckle pour contrer les interférences lumineuses aléatoires susceptibles de produire un état de surface granuleux. Maria Alvarez-Castaño, doctorante et première auteure de l’étude, indique : « Notre méthode rapproche l’impression volumétrique des implants à taille réelle et de la fabrication biocompatible utilisant des sources laser de faible puissance. » L’étude a été publiée dans la revue Light : Science & Applications.
L’équipe de recherche précise que les travaux futurs se concentreront sur l’amélioration de la fidélité de projection et l’étude des limites de la mise en forme de faisceau dans les bio-résines à haute densité cellulaire. Les travaux ultérieurs pourraient également porter sur l’impression directement sur ou autour d’objets existants, ainsi que sur la formation plus précise de géométries à l’échelle microscopique grâce à la modélisation prédictive de la chimie des résines. Les chercheurs ont également fait état de progrès sur une méthode d’impression holographique statique, qui projette l’image sur un tube à essai immobile sans rotation, ce qui pourrait simplifier davantage le procédé de fabrication additive volumétrique tomographique.
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