Les scientifiques ont pour la première fois créé un hydrogel injectable qui incorpore au préalable des molécules bioactives spécifiques aux tissus via de nouveaux agents de réticulation. L'hydrogel décrit a un fort potentiel d'utilisation en ingénierie tissulaire
Tissu l'ingénierie est le développement de substituts de tissus et d'organes – des constructions cellulaires tridimensionnelles – ayant des propriétés similaires à celles des tissus naturels. Création de tissus vise à restaurer, préserver ou améliorer les fonctions des tissus à l'aide de ces échafaudages biologiquement actifs. Synthétique hydrogel Les polymères ont été salués comme des candidats prometteurs pour fournir de tels échafaudages mécaniques en raison de leur composition unique et de leurs similitudes structurelles avec la matrice extracellulaire naturelle. Les hydrogels imitent les environnements tissulaires et les agents de réticulation contenus dans les hydrogels aident le matériau à maintenir sa structure même lorsqu'il a absorbé d'énormes quantités d'eau. Cependant, les hydrogels actuellement disponibles sont biologiquement inertes et ne peuvent donc pas agir seuls pour conduire une fonction biologique appropriée. Ils nécessitent l'ajout de biomolécules compatibles (par exemple des facteurs de croissance, des ligands adhésifs) ce qui en fait un élément impératif des hydrogels.
Dans une étude publiée le 11 juin dans Science Advances, les scientifiques ont développé un nouvel hydrogel injectable modulaire qui utilise un agent de réticulation appelé PdBT - un composé biodégradable - pour la réticulation du polymère hydrogel afin de créer un hydrogel bioactif gonflé. Le PdBT incorpore des molécules bioactives en les ancrant dans les agents de réticulation chimiques de l'hydrogel. Les biomolécules spécifiques peuvent être simplement mélangées avec du PdBT à température ambiante et, ce faisant, les molécules bioactives deviennent une partie intégrante de l'hydrogel. Un tel système, développé pour la première fois, a la capacité de se lier à des biomolécules tissu-spécifiques à température ambiante pour devenir fonctionnalisés sans nécessiter d'injection secondaire ou de système ultérieur.
Les biomolécules ajoutées restent ancrées à l'hydrogel et peuvent être présentées directement au tissu cible. Cela empêche la diffusion vers une zone en dehors de la zone cible, évitant ainsi des conséquences indésirables telles qu'une inactivation ou une croissance tissulaire redondante. Des expériences ont été menées sur l'os et le cartilage en utilisant des monomères PdBT spécifiques en ajoutant des fonctionnalités en incorporant un peptide N-cadhérine hydrophobe associé au cartilage et un peptide de protéine morphogénétique osseuse hydrophile, et un glycosaminoglycane dérivé du cartilage, le sulfate de chondroïtine. Ce mélange d'hydrogel peut être directement injecté dans le tissu cible. Les biomolécules incorporées dans l'hydrogel entrent en contact avec les cellules souches mésenchymateuses du corps du tissu hôte et les « attirent » afin qu'elles soient ajoutées à la zone cible pour « ensemencer » ou initier une nouvelle croissance. Une fois que le nouveau tissu se développe, l'hydrogel se dégrade et disparaît.
Le nouvel hydrogel décrit dans la présente étude peut être préparé à température ambiante pour une utilisation immédiate et peut être personnalisé en conséquence pour différents tissus. Le processus de préparation simple empêche la dégradation thermique des biomolécules qui a été un problème avec les hydrogels précédents car cela affecte leur activité biologique. Les hydrogels bioactifs peuvent aider à régénérer les os, le cartilage, la peau et d'autres tissus. Cette nouvelle technique qui utilise un hydrogel bioactif injectable ayant des propriétés favorables a un fort potentiel d'utilisation en ingénierie tissulaire.
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Sources)
Guo JL et al. 2019. Agents de réticulation d'hydrogel modulaires, spécifiques aux tissus et biodégradables pour l'ingénierie tissulaire. Avancées scientifiques. 5 (6). https://doi.org/10.1126/sciadv.aaw7396
