Recherche et enseignement en pharmacologie à UCL, avec des modèles imprimés en 3D

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La recherche pharmaceutique peut être fastidieuse et durer des années. Pour qu'un nouveau principe actif pharmaceutique soit mis sur le marché, les chercheurs doivent mesurer et quantifier la durée de vie de cette substance dans le corps humain, dès les premières étapes de développement du médicament.

L'utilisation de modèles imprimés en 3D des organes humains accélère ce processus de diverses manières, comme par exemple en reproduisant exactement les conditions anatomiques dans lesquelles le médicament est administré, ou encore en permettant de montrer à des investisseurs de nouvelles façons de libérer la substance dans le corps humain.

Dr. Stephen Hilton est un enseignant au University College de Londres (UCL) et membre du département de chimie biologique et pharmaceutique, ainsi que de l'École de pharmacie de l'UCL.

Regardez comment Dr Hilton et son équipe du labo d'UCL utilisent la modélisation et l'impression 3D pour accélérer la recherche pharmaceutique et enseigner aux étudiants comment le corps humain réagit à l'administration de médicaments.

Étudier le corps humain de l'intérieur, grâce à des modèles anatomiques d'organes imprimés en 3D

Le labo de Dr. Hilton utilise des modèles d'organes internes pour la recherche pharmaceutique. « Par exemple, nous utilisons des modèles imprimés en 3D de l'estomac pour expliquer comment une solution particulière fonctionne lorsqu'elle le traverse », explique Hilton. « Avec ces informations, vous pouvez contrôler le traitement. »

Les modèles transparents imprimés par SLA montrent comment un médicament entre dans l'estomac et augmente de volume, en libérant lentement la substance pendant une à deux semaines. Cette libération lente permet de réduire le nombre de prises du médicament par le patient, puisqu'une seule dose peut durer jusqu'à une semaine, lui épargnant une ou plusieurs prises quotidiennes.

Dr. Stephen Hilton, enseignant chargé de cours à l'École de pharmacie de l'University College de Londres (UCL)

Dr. Stephen Hilton, enseignant chargé de cours à l'École de pharmacie de l'University College de Londres (UCL)

Dr. Hilton utilise ces modèles imprimés en 3D non seulement pour faire avancer la recherche mais aussi pour démontrer leur faisabilité en vue de leur financement, ou encore pour comparer entre eux des produits pharmaceutiques ou des modes d'administration concurrents.

Dr. Hilton dispose actuellement de cinq imprimantes 3D Formlabs, utilisées quotidiennement dans son laboratoire. L'exactitude et la précision que fournit l'impression 3D SLA offre la possibilité de réaliser des pièces qui seraient impossibles à fabriquer avec d'autres procédés.

« Je pense qu'il existe un équilibre net entre les capacités respectives des imprimantes 3D SLA Formlabs et des imprimantes FDM. Le procédé FDM convient à la fabrication d'objets creux, de grande taille et de poids faible, faciles à manipuler et à transporter », explique-t-il. « Le procédé SLA convient bien mieux à la fabrication d'objets plus petits qui demandent une grande exactitude ».

Aide à la visualisation des fonctions anatomiques et de la chimie pour les étudiants

La chimie est un aspect essentiel de la pharmacologie, ainsi que de la recherche et du développement pharmaceutiques. Dr. Hilton considère qu'il est crucial que les étudiants, diplômés ou non, comprennent exactement la chimie à l'œuvre derrière ces substances actives avant de continuer leurs études.

« Nous utilisons surtout les imprimantes 3D pour enseigner la stéréochimie et les molécules. Nous fabriquons de petits modèles de molécules pour expliquer la chiralité, la stéréochimie et les orbites », ajoute-t-il.

Zenobia Rao, doctorant, et Dr. Ahtsham Ishaq, post-doctorant, commentent des modèles d'estomac au Labo du Dr. Hilton.

Zenobia Rao, doctorant, et Dr. Ahtsham Ishaq, post-doctorant, commentent des modèles d'estomac au Labo du Dr. Hilton.

Le labo de Hilton imprime également des modèles d'estomac, de mâchoires et de dents pour faire de la recherche sur les canaux des racines, des modèles d'œil, du cerveau, etc.

Grâce à ces modèles détaillés, les enseignants peuvent montrer comment fonctionnent certaines parties du corps humain et comment elles réagissent aux différents produits chimiques. Les imprimantes Formlabs peuvent fabriquer des pièces transparentes avec Clear Resin, ce qui permet aux étudiants de voir l'intérieur d'un organe et la réaction chimique qui y prend place, comme lorsqu'un cachet ou une poudre entre dans l'estomac et change les conditions à l'intérieur de ses parois.

« Nous avons maintenant intégré l'impression 3D à la quatrième année du cours de pharmacie et nous enseignons également comment l'utiliser en cours de Master », ajoute Dr. Hilton.

« J'utilise la Form 2 pour l'impression de moules pour fabriquer des dispositifs médicaux dans le cadre d'un projet thérapeutique de ventilation », raconte Zaid Muwaffak Hassan, un doctorant du labo d'Hilton. « Elle est très facile à utiliser, très précise, et permet un niveau de détail vraiment élevé. Je n'ai jamais eu un seul échec d'impression avec la Form 2, malgré tout ce que je lui ai demandé, et cela m'a épargné beaucoup de temps comparé à mes expériences passées avec d'autres imprimantes ».

Recherche et enseignement en pharmacologie à UCL avec des modèles imprimés en 3D

L'imprimante 3D devient rapidement un outil essentiel pour les labos d'enseignement et les salles de classe dans le monde entier. Téléchargez notre Livre blanc pour mieux comprendre ce que l'impression 3D peut apporter à l'enseignement et comment les enseignants peuvent l'introduire dans les programmes.

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