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12/01/22
Résumé
Gdański Uniwersytet Medyczny (GUM) est une université médicale polonaise qui enseigne et mène des recherches scientifiques dans les domaines de la médecine et de la santé. Le Département de Chimie Pharmaceutique est chargé d’enseigner les mécanismes de fonctionnement des médicaments, d’évaluer leurs propriétés et de dévoiler les méthodes de développement de molécules innovantes. L’une de ces particules jugée intéressante et digne d’être étudiée par le département était un récepteur GABA. C’est ainsi que GUM a développé des modèles pédagogiques de ce récepteur avec une imprimante 3D Zortrax Inventure.
L’image montre le modèle prêt d’un récepteur GABA sur le dessus de l’imprimante 3D Zortrax Inventure utilisée dans le projet.
Enseigner les particularités d’un récepteur GABA aux étudiants en pharmacie était difficile et délicat en raison de sa structure et du fait qu’il interagit avec de nombreux médicaments qui s’y fixent à différents sites. Chaque site de fixation entraîne des effets légèrement différents sur le corps. Les étudiants avaient des difficultés à visualiser l’apparence du récepteur et les points de contact qu’il a, et, par conséquent, à comprendre les mécanismes d’interaction du GABA avec les médicaments. Les membres d’un projet cherchaient une solution qui leur permettrait d’aider les étudiants à comprendre ces mécanismes. Ils savaient qu’ils avaient besoin de modèles physiques, mais ceux-ci étaient impossibles à trouver dans le commerce. Par conséquent, ils ont décidé d’intégrer l’imprimante 3D Zortrax Inventure à leur installation et de fabriquer des modèles 3D à utiliser pendant les conférences et les cours.
Impression 3D d’un composant d’un récepteur GABA sur Zortrax Inventure.
« Nous sommes convaincus que rien ne fonctionne mieux que la possibilité de toucher le modèle, d’examiner sa structure et de voir par soi-même comment quelque chose qui est normalement indétectable par un œil humain fonctionne », souligne Marek Belka, PhD, le chef du projet. « Comme nous ne pouvions trouver nulle part les modèles d’un récepteur GABA, nous nous sommes tournés vers l’impression 3D qui permet un prototypage rapide ainsi qu’une fabrication bon marché et flexible de tout modèle à des fins éducatives », ajoute-t-il.
La photographie représente l’imprimante 3D Zortrax Inventure et la station DSS pour dissoudre un matériau de support.
Le processus de création des modèles a commencé par la recherche d’une structure 3D d’un récepteur GABA. Pour ce faire, les membres du projet ont effectué des recherches dans la Protein Data Bank – la base publique des structures protéiques. Une fois qu’ils y ont trouvé le squelette exact, ils lui ont donné un aspect spatial, en utilisant le programme PyMOL. Ensuite, ils ont converti le fichier en une extension .stl, puis l’ont téléchargé sur Z-SUITE, où il a été tranché couche par couche et préparé pour l’impression 3D. Les créateurs ont sélectionné Z-PLA pour le matériau cible en raison de sa durabilité et de son respect de l’environnement. Il est également parfait pour imprimer en 3D des modèles aux géométries complexes. Pour se débarrasser des supports, le modèle prêt a été lavé dans Zortrax DSS Station. Tout autre post-traitement était inutile.
C’est alors que le premier modèle réaliste, reflétant la véritable protéine de notre corps, a été imprimé en 3D avec l’Inventure.
Puis, inspirés par sa structure biologique, les développeurs ont conçu un modèle didactique simpliste et mobile composé de cinq sous-unités : deux alpha, deux bêta et une gamma. Pour distinguer visuellement les modèles individuels, trois couleurs différentes de Z-PLA ont été utilisées ici : bleu, jaune et vert. L’espace entre les sous-unités dans une structure réelle est représenté par le canal chlorure dans le modèle 3D. Les étudiants ont décidé que cela fonctionnerait mieux comme crochet pour les autres éléments avec un espace creux à l’intérieur.
Le modèle 3D d’un récepteur GABA comprend les éléments ressemblant à des médicaments et des toxines réagissant avec le GABA. Ici, les membres du projet ont utilisé des formes géométriques simples pour illustrer les substances. Ensuite, ils ont découpé les espaces correspondants dans les sous-unités – grâce à cela, les formes s’adaptent parfaitement aux modèles. Les éléments imitant les médicaments et les toxines étaient étiquetés avec des symboles spéciaux et attachés au modèle principal par de minuscules aimants de 2 mm.
La vidéo montre l’assemblage d’un modèle GABA imprimé en 3D avec Zortrax Inventure.
L’utilisation de l’Inventure est intuitive et facile car cette imprimante 3D de bureau est véritablement Plug&Play. Même les étudiants, qui n’avaient jamais été en contact avec la technologie LPD Plus auparavant, ont rapidement appris à utiliser la machine.
« La Zortrax Inventure est un bon choix pour les personnes qui ne veulent pas passer beaucoup de temps à calibrer leur machine. Nous le recommandons également aux débutants. Elle sera parfaite comme première imprimante 3D à double extrusion. » dit Marek Belka, PhD. L’équipe du projet apprécie également la multitude de couleurs disponibles ainsi que la variété de profils de filaments prêts, à la fois de Zortrax et des fournisseurs externes.
Sur la photo, il y a différentes couleurs d’un filament Z-PLA et le modèle mobile d’un récepteur GABA.
Une imprimante 3D à double extrudeuse permet de créer des modèles de formes complexes de manière simple et accessible. Mais son application dans l’enseignement de la médecine et de la pharmacie ne s’arrête pas à la production de modèles didactiques. Le personnel académique impliqué dans le projet GUM l’a également trouvé utile dans leurs activités scientifiques quotidiennes.
« La technologie d’impression 3D nous intéresse depuis un certain temps – en plus de créer des modèles didactiques pour les étudiants, elle a également attiré notre attention en tant qu’outil formidable pour notre propre croissance scientifique. Nous nous occupons de développer de nouvelles méthodes analytiques cruciales pour résoudre les problèmes de la médecine et de la pharmacie au quotidien. L’impression 3D est le seul outil disponible nous permettant de concevoir, fabriquer et perfectionner les éléments des systèmes de mesure », Marek Belka, PhD, souligne.
L’image montre un modèle didactique imprimé en 3D d’un récepteur GABA (à gauche) et une affiche didactique complétant le modèle (à droite).
L’expérience acquise au cours du projet a permis aux étudiants de réaliser à quel point la technologie d’impression 3D est polyvalente et flexible. Les modèles de GABA soutiendront les processus d’apprentissage et d’enseignement de sujets liés à la pharmacie et à la médecine pendant de nombreuses années universitaires à venir. Ils vont également constituer un point de départ pour les discussions en classe sur les applications de l’impression 3D en pharmacie et les domaines connexes, sensibilisant les étudiants aux nouvelles technologies.
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