Bioréacteur pour les vaisseaux bio-imprimés en 3D

*Prière de noter que le site web SIC sera disponible le 24 mai 2023 à 10:30 HAE

**Modification 003 - Une pièce jointe a été ajoutée afin de prolonger la date de fermeture de ce défi au 19 juillet 2023 à 14:00 HAE.

**Modification 002 - Une pièce jointe a été ajoutée. Le document comprend des questions et des réponses liées au défi.

Le présent avis du défi est publié en vertu de l’appel de propositions (003) du programme Solutions innovatrices Canada (SIC) (EN578-20ISC3). Pour obtenir des renseignements généraux sur le SIC, les soumissionnaires peuvent visiter le site Web du SIC à cet effet. http://www.ic.gc.ca/eic/site/101.nsf/fra/accueil

Veuillez consulter les documents de l’appel de propositions qui contiennent le processus de soumission d’une proposition. https://canadabuys.canada.ca/fr/occasions-de-marche/a…

Étapes à suivre :
Étape 1 : lisez ce défi
Étape 2 : lisez l’appel de propositions : https://canadabuys.canada.ca/fr/occasions-de-marche/a…
Étape 3 : proposez votre solution ici : https://ised-isde.canada.ca/site/solutions-innovatric…

Titre du défi : Bioréacteur pour vaisseaux sanguins bio-imprimés
PROMOTEUR DU DÉFI : Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC)

Méchanisme de financement : contrat
VALEUR MAXIMALE DU MARCHÉ

De multiples contrats pourraient résulter de ce défi.

Phase 1

• Le financement maximal disponible pour tout contrat de la phase 1 résultant de ce programme Défi est de 150 000 $ CA, à l’exclusion des taxes applicables et des frais d’expédition, de déplacement et de subsistance, s’il y a lieu.
• La durée maximale de tout contrat de la phase 1 résultant de ce défi est de 6 mois (à l’exclusion de la présentation du rapport définitif).
• Estimation du nombre de contrats de la phase 1 : 2

Phase 2
Remarque : Seules les entreprises admissibles qui auront terminé avec succès la phase 1 seront invitées à soumettre une proposition pour la phase 2.

• Le financement maximal disponible pour tout contrat de la phase 2 résultant de ce défi est de 1 000 000 $ CA, à l’exclusion des taxes applicables et des frais d’expédition, de déplacement et de subsistance, s’il y a lieu.
• La durée maximale de tout contrat de la phase 2 résultant de ce défi est de 24 mois (à l’exclusion de la présentation du rapport définitif).
• Estimation du nombre de contrats de la phase 2 : 1

Déplacements
Aucun déplacement n’est prévu pendant la phase 1. Les réunions de projet se tiendront par vidéoconférence.
Réunion de lancement
La réunion de lancement se fera par vidéoconférence.
Réunions d’étape
Toutes les réunions d’examen de l’avancement des travaux auront lieu par vidéoconférence.
Réunion d’examen final
La réunion d’examen final se tiendra par vidéoconférence.
Le Conseil national de recherches du Canada (CNRC) souhaite se procurer un bioréacteur aseptique dont la chambre servira de milieu contrôlé à un système se prêtant à la perfusion. Le bioréacteur optimisera la croissance de structures composées de tubes creux (semblables à des vaisseaux sanguins) obtenus par bio-impression, tout en engendrant un stimulus biomécanique imitant les forces hémodynamiques vasculaires (stress de cisaillement induit par la perfusion).

Défi
Énoncé du problème

Les techniques de bio-impression 3D promettent énormément, car elles permettent de créer rapidement des structures tissulaires en relief. À cause de leurs capacités (variabilité d’échelle, reproductibilité, contrôle précis des valeurs), ces techniques constitueraient un formidable moyen pour surmonter un des problèmes majeurs en ingénierie tissulaire : la vascularisation. Dans ce but, le CNRC bio-imprime des vaisseaux sanguins grâce à une plateforme microfluidique et à des encres biologiques à base d’alginate auxquelles on combine des cellules de l’endothélium et de stroma. Pour que les cellules croissent et parviennent à maturité dans les tissus vasculaires bio-imprimés, on a néanmoins besoin d’un bioréacteur spécial, adapté à la perfusion, qui reproduira les stimulus biomécaniques et biochimiques de la vascularisation afin de soutenir la croissance et la maturation des vaisseaux sanguins sur une période prolongée. Un tel bioréacteur favorisera la production de tissus 3D fonctionnels en maintenant et facilitant la fabrication de tubes de l’architecture souhaitée ainsi qu’en contrôlant les paramètres environnementaux (température, pH, pression, tension en oxygène, métabolites, molécules régulatrices et contrainte de cisaillement) et métaboliques (apport d’éléments nutritifs, élimination des déchets, échantillonnage), tout en offrant des possibilités sur les plans de la perfusion, de l’administration de médicaments et de l’échantillonnage. L’implantation d’un bioréacteur de ce genre accélérera la création de modèles tissulaires 3D qui serviront de plateforme préclinique pour la recherche et le développement de thérapeutiques.
Résultats souhaités et éléments à considérer
Résultats essentiels (obligatoires)

La solution proposée doit :

1. Être fait de matériaux biocompatibles, capables de résister à une exposition prolongée (plus de 3 mois) aux milieux de culture cellulaire, sans qu’il y ait cytotoxicité;
2. Pouvoir être glisser dans un incubateur à cultures cellulaires ordinaire ou s’en servir de façon autonome pour la production de cultures cellulaires;
3. Pouvoir y intégrer des tubes creux d’hydrogel ultra fragiles (1 à 10 kPa) obtenus par bio-impression;
4. Permettre la sécurisation du tube d’hydrogel à ses 2 extrémités afin qu’on puisse le garder en place et qu’il ne fuie pas pendant un maximum de 60 jours;
5. Permettre l’incorporation d’un tube d’hydrogel de 1 à 5 cm;
6. Permettre l’incorporation d’un tube d’hydrogel de 300 µm à 2 000 µm de diamètre extérieur et de 200 µm à 1 200 µm de diamètre intérieur;
7. Permettre à l’opérateur de pouvoir maintenir et programmer la perfusion afin que le tube d’hydrogel bio-imprimé reçoive un débit volumétrique de 0,01 dyne/cm2 à 10 dynes/cm2 (0,001 µl/min à 10 ml/min);
8. Permettre que le sommet et la base du bioréacteur soient faits d’un matériau transparent optiquement compatible avec les microscopes (confocal, à fluorescence et à contraste de phase);
9. Pouvoir permettre de placer le bioréacteur sur la platine d’un microscope ordinaire afin qu’on puisse observer la structure en temps réel pendant l’incubation;
10. Comprendre des ports d’accès pour qu’on puisse modifier le milieu dans le réservoir et des ports pour l’échantillonnage;
11. Être fabriqué de matériaux antibactériens résistants à la corrosion et doit pouvoir être assemblé et démonté aisément en vue de sa stérilisation/désinfection avant réutilisation.
Résultats supplémentaires

La solution proposée devrait :

1. Autoriser la perfusion multiplex au moyen de plusieurs tubes (3 ou plus) dans le même bioréacteur;
2. Permettre une rotation continue et automatique, à faible vitesse, des tubes de façon à garantir une répartition uniforme des cellules;
3. Mesurer la viscosité, la pression, l’opacité et le moussage du milieu de culture;
4. Quantifier en temps réel le pH, l’oxygène dissous (pO2), le dioxyde de carbone dissous (pCO2), le glucose et les déchets métaboliques (lactate) ainsi que divers électrolytes dans le milieu de culture.

Historique et contexte
Le Centre de recherche en thérapeutique en santé humaine du Conseil national de recherches du Canada (TSH-CNRC) s’efforce de perfectionner les nouvelles technologies de bio impression 3D afin qu’on puisse s’en servir pour fabriquer les vaisseaux sanguins artificiels résistants à la perfusion nécessaire à plusieurs importantes applications en ingénierie tissulaire, médecine régénératrice et recherche de médicaments. Actuellement, aucun modèle 2D ou 3D in vitro ne peut reproduire les forces hémodynamiques ni l’écoulement sanguin, la matrice extracellulaire et la géométrie des vaisseaux sanguins, car leur organisation est trop complexe. Pour surmonter ces difficultés et permettre aux applications cruciales en recherche de médicaments et en ingénierie tissulaire de progresser, il faut absolument reproduire cette architecture compliquée avec des vaisseaux bio-imprimés qui résisteront à la perfusion. Dans cette optique, TSH souhaite employer des technologies de bio-impression 3D nouvelles ou émergentes comme la bio-imprimante microfluidique RX1 d’Aspect Biosystems afin de mettre au point de nouveaux modèles de vascularisation, physiologiquement plus réalistes, puis de s’en servir pour faciliter le développement de produits biothérapeutiques multifonctionnels qui répondront aux besoins insatisfaits dans le traitement des maladies neurologiques ou du cancer. L’efficacité d’une stratégie de bio-impression repose sur le développement d’un bioréacteur spécial pour perfusion qui permettra l’intégration et la perfusion de vaisseaux sanguins bio imprimés, et ainsi facilitera la maturation des tissus, de même que permettra l’élaboration d’essais in vitro avec lesquels on vérifiera la perméabilité des vaisseaux et l’efficacité des médicaments administrés.