L'hydrogel bioactif promet une cicatrisation plus rapide

Une étude neuve publiée dans le tourillon « avances de la Science » présente l'utilisation d'un matériau de bureau d'études nouveau de tissu composé d'hydrogel injectable bioactif pour accélérer le régime de la guérison en tissus blessés.

Plutôt comme des pêcheurs employant l'amorce pour pêcher leurs poissons, les bioengineers chez Rice University ont amorcé un échafaudage d'hydrogel avec des biomolécules capables d'introduire la guérison en tissus blessés comme l'os, le cartilage ou la peau.

Des hydrogels polymères ont été employés depuis de nombreuses années pour fournir les échafaudages mécaniques au-dessus dont les cellules de fuselage peuvent devenir accélèrent le tissu guérissant en tissus blessés comme l'os ou le cartilage. Cependant, ils sont essentiellement inertes, et ne peuvent pas s'introduire guérir seuls.

Le bioengineer Antonios Mikos de Rice University, gauche, et l
Le bioengineer Antonios Mikos de Rice University, gauche, et l'étudiant de troisième cycle Jason Guo ont abouti une équipe qui a développé les hydrogels modulaires et injectables améliorés par les molécules bioactives ancrées dans les éditeurs absolus chimiques qui donnent la structure de gels. Crédit d'image : Jeff Fitlow/Rice University

L'éditeur absolu

Dans la recherche actuelle, les facteurs de croissance et d'autres molécules bioactives deviennent une partie de l'hydrogel. C'est en se servant d'un poly appelé chimique (acide glycolique) - poly (éthylèneglycol) - poly (acide glycolique) - les Di (but-2-yne-1,4-dithiol) (PdBT), comme éditeur absolu dans l'hydrogel. Les éditeurs absolus dans un hydrogel sont la clavette à mettre à jour son intégrité structurelle même lorsqu'elle a absorbé beaucoup de fois son grammage de l'eau.

PdBT est un composé qui peut être employé pour réticuler des polymères, et est biodégradable. Il peut gripper aux biomolécules de tissu-détail (de petits peptides et grandes molécules telles que composantes de matrice extracellulaire, détail aux tissus variés, à la température ambiante à devenir biofunctionalized. PdBT réticule rapidement le polymère d'hydrogel pour produire un hydrogel bioactif, biocompatible et biodégradable hautement gonflé. La vitesse de la formation d'hydrogel lui permet de remplir défectuosités de tissu rapidement, et maintient d'autres groupes réactifs sur le PdBT à partir des cellules du tissu.

L'hydrogel actif produit encapsule de cette façon promptement les cellules souche mésenchymateuses de l'hôte. Les biomolécules conjugués restent ancrés à l'hydrogel directement, les présentant directement au tissu. Ceci évite également leur diffusion en dehors de l'endroit blessé. Ceci a pu entraîner des conséquences non désirées telles que l'inactivation ou l'accroissement redondant de tissu.

Les chercheurs ont employé des caractéristiques des expériences sur l'os et le cartilage qui a confirmé que les éditeurs absolus comme PdBT pourraient gripper des biomolécules et former un hydrogel quand ils sont mélangés à contenant de l'eau un catalyseur.

Hydrogels développés aux éditeurs absolus incorporés de Rice University qui peuvent comporter les molécules bioactives et aider à guérir un grand choix de blessures. Crédit d
Hydrogels développés aux éditeurs absolus incorporés de Rice University qui peuvent comporter les molécules bioactives et aider à guérir un grand choix de blessures. Crédit d'image : Jeff Fitlow/Rice University

L'hydrogel functionalized

Le mélange d'hydrogel peut être injecté dans le tissu blessé. Là il gonfle en absorbant l'eau pour remplir défectuosité de tissu, et les biomolécules entrés dans entrent en contact avec des cellules souche dans le tissu d'hôte. Ceci les tire dans la blessure pour agir en tant que centres de la graine desquels l'accroissement neuf est commencé. Pendant que le tissu neuf se développe à l'intérieur de la blessure, l'hydrogel dégrade et disparaît finalement.

La recherche actuelle établie sur une première expérience avec des hydrogels pour intégrer les biomolécules dans l'hydrogel lui-même pour la facilité de l'application. L'avantage est qu'aucun système d'injection secondaire n'est exigé pour donner aux biomolécules l'accès au tissu.

Jason Guo, un autre chef de recherches, a dit : « Notre grand avantage est que nous comportons directement ces biomolécules pour le juste spécifique de tissu à l'éditeur absolu lui-même. Alors une fois que nous injectons l'hydrogel, les biomolécules sont exacts où ils doivent être. »

Ils pouvaient également produire les mélanges personnalisés qui exigent seulement des molécules bioactives d'être ajoutées à l'hydrogel à la température ambiante pour l'usage immédiat. Le procédé de préparation est facile, et évite la dégradation thermique des biomolécules qui est nuisible à leur activité destinée.

Antonios Mikos, chef de l'équipe de recherche, a dit, « c'est importante non seulement pour la facilité de la préparation et de la synthèse, mais également parce que ces molécules peuvent détruire leur activité biologique quand elles sont passionnées. C'est le plus grand problème avec le développement des biomatériaux qui se fondent sur des températures élevées ou l'utilisation des solvants organiques. »

Le catalyseur

La conjugaison de biomolécule avec l'éditeur absolu a été rendue possible par un type de chimie appelée de claquement d'alcyne-azoture de réaction chimique. Cependant, les catalyseurs utilisés dans la chimie de claquement ne sont pas habituellement compatibles avec l'eau. L'équipe a réussi à dériver cet obstacle avec l'utilisation d'un catalyseur particulier, basée sur le ruthénium, qui est non-toxique au tissu et au soluble dans l'eau, sans compter qu'être compatible avec la modification du polymère de l'hydrogel. C'était la première fois que cette molécule avait été appliquée aux cadres biomoléculaires.

Guo explique : « D'autres (des catalyseurs) sont souvent cytotoxiques, ou elles sont inactives dans des conditions aqueuses, ou elles ne pourraient pas fonctionner avec le genre de détail d'alcyne sur le polymère. Ce catalyseur particulier fonctionne dans toutes ces conditions - à savoir, les conditions qui sont très douces, aqueuses et favorables aux biomolécules. »

Plus de travail sera nécessaire pour évaluer l'activité des biomolécules immobilisés dans un hydrogel, et ce qui se produit si elles diffusent dans la zone environnante pendant que le PdBT décompose. Sans se soucier, cette étude fournit une approche prometteuse au réglage de tissu utilisant les hydrogels biofunctionalized.

Source : Guo J.L. et autres, (2019). Modulaire, tissu-détail, et éditeurs absolus biodégradables d'hydrogel pour le bureau d'études de tissu. Avances de la Science. DOI : 10.1126/sciadv.aaw7396 - https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw7396

Source:

Guo J. L. et al., (2019). Modular, tissue-specific, and biodegradable hydrogel cross-linkers for tissue engineering. Science Advances. DOI: 10.1126/sciadv.aaw7396 - https://advances.sciencemag.org/content/5/6/eaaw7396

Dr. Liji Thomas

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Dr. Liji Thomas

Dr. Liji Thomas is an OB-GYN, who graduated from the Government Medical College, University of Calicut, Kerala, in 2001. Liji practiced as a full-time consultant in obstetrics/gynecology in a private hospital for a few years following her graduation. She has counseled hundreds of patients facing issues from pregnancy-related problems and infertility, and has been in charge of over 2,000 deliveries, striving always to achieve a normal delivery rather than operative.

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