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
L' ingénierie tissulaire consiste à développer des substituts de tissus et d'organes – des constructions cellulaires tridimensionnelles – possédant des propriétés similaires aux tissus naturels. Elle vise à restaurer, préserver ou améliorer les fonctions tissulaires grâce à l'utilisation de ces matrices bioactives. Les polymères hydrogels synthétiques sont considérés comme des candidats prometteurs pour la fabrication de telles matrices mécaniques, en raison de leur composition unique et de leurs similarités structurales avec la matrice extracellulaire naturelle. Les hydrogels imitent l'environnement tissulaire et les agents de réticulation qu'ils contiennent leur permettent de maintenir leur structure, même après absorption d'importantes quantités d'eau. Cependant, les hydrogels actuellement disponibles sont biologiquement inertes et ne peuvent donc pas, à eux seuls, assurer une fonction biologique appropriée. L'ajout de biomolécules compatibles (par exemple, des facteurs de croissance ou des ligands d'adhérence) est indispensable à leur fonctionnement.
Dans une étude publiée le 11 juin dans Science Advances , des scientifiques ont mis au point un nouvel hydrogel injectable modulaire. Ce dernier utilise un agent de réticulation, le PdBT (un composé biodégradable), pour réticuler le polymère de l'hydrogel et créer ainsi un hydrogel gonflé et bioactif. Le PdBT incorpore des molécules bioactives en les ancrant dans les agents de réticulation chimique de l'hydrogel. Ces biomolécules spécifiques peuvent être simplement mélangées au PdBT à température ambiante, devenant ainsi partie intégrante de l'hydrogel. Ce système, développé pour la première fois, est capable de se lier à des biomolécules spécifiques aux tissus à température ambiante et d'être fonctionnalisé sans nécessiter d'injection ou de système secondaire 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
