Aux États-Unis, les maladies cardiaques sont la principale cause de décès, tuant plus de 600 000 personnes par an selon les Centres pour le contrôle et la prévention des maladies. Bien qu’il soit statistiquement prouvé que l’alimentation et l’exercice contribuent aux maladies cardiaques, de nombreux mécanismes entrent en jeu et conduisent aux crises cardiaques. Des individus apparemment en bonne santé, actifs, de faible poids et avec un faible taux de cholestérol, mourront sans avertissement. Par conséquent, il est essentiel de comprendre les nombreuses facettes de la fonction cardiaque pour réduire les taux de mortalité.
Le laboratoire Wu de l'Institut cardiovasculaire de l'Université de Stanford à Palo Alto, en Californie, mène des recherches pour identifier les mécanismes responsables des maladies cardiaques humaines. En identifiant la régulation génétique de la formation du cœur qui se produit pendant le développement fœtal, le directeur du groupe, le Dr Sean Wu, espère que les informations récemment découvertes pourront être transposées pour comprendre les causes des maladies cardiaques chez l'adulte.
Bien qu'une partie de la recherche soit menée à l'aide d'études sur le cœur des souris, Soah Lee, Ph.D., chercheuse postdoctorale au sein du groupe, fait partie d'une équipe de recherche qui utilise des cellules souches pour étudier le processus de formation du cœur. Soah explique que dans les protocoles de recherche, elle prélève du sang d’humains en bonne santé et reprogramme les cellules en cellules souches. Étant donné que c’est à partir de cellules souches que des tissus spécifiques sont générés au cours du développement fœtal, les cellules peuvent être différenciées en cellules musculaires cardiaques pour une étude plus approfondie.
Cependant, une fois cultivée, la morphologie cellulaire prend une forme arrondie et Soah doit correspondre à la forme rectangulaire des cellules musculaires cardiaques réelles trouvées dans le corps humain. Par conséquent, un modèle est nécessaire pour produire la forme correcte. Les pochoirs fabriqués à partir du polymère organique Kapton permettent aux cellules de se conformer à la ressemblance souhaitée et peuvent être facilement conçus dans un logiciel de conception comme Solidworks.
L'expertise de fabrication interne était limitée, alors Soah s'est tourné vers Potomac pour fabriquer des pochoirs de haute précision. Elle note que « la photolithographie traditionnelle était trop coûteuse et lente pour être viable pour la recherche. « Étant donné que la fabrication de Potomac est basée sur la CAO et les processus de fabrication numérique, j'ai également pu essayer une variété de conceptions rapidement et à moindre coût. » Soah a créé une forme de 17 x 112 microns, mais a également examiné une variété de rapports hauteur/largeur.
Étant donné qu’une commande de fabrication numérique peut être passée pour de petites quantités de plusieurs modèles, un chercheur peut tester diverses hypothèses et trouver ce qui fonctionne le mieux avant de commander des volumes plus importants. La conception itérative est également inhérente aux services de prototypage rapide de Potomac. Une conception peut être testée, analysée et optimisée, puis reprototypée pour garantir le meilleur résultat. Allant au-delà du prototypage rapide traditionnel, le programme Proving Ground de Potomac est un nouveau service de test de conception qui offre aux ingénieurs et aux concepteurs des entreprises de biotechnologie, de dispositifs médicaux, de microélectronique, de microfluidique et de produits de consommation une première étape pour tester une idée en respectant certains paramètres qui réduisent les coûts de configuration.
L’utilisation par Potomac du traitement laser UV pour couper le Kapton est également un élément clé du succès du projet. La lumière UV coupe les polymères organiques sans pratiquement aucun dommage thermique, ce qui rend les pièces très lisses. Soah a indiqué qu'elle n'avait eu aucun problème avec les cellules coincées sur des surfaces rugueuses et qu'elle n'avait eu aucun problème pour retirer le pochoir une fois terminé.
Les scientifiques, les ingénieurs et les chercheurs souhaitent consacrer davantage de temps à travailler sur des expériences dans leur propre domaine, plutôt qu’à apprendre à fabriquer des pièces. Soah a commenté que « Potomac a livré de bonnes pièces mais a également été très efficace et le processus de commande était facile », lui donnant plus de temps pour son travail important qui ouvre les portes de la compréhension des maladies cardiaques mortelles.
