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Les hydrogels nouveaux dégradent tandis que les cellules souche s'épanouissent pour le réglage de tissu

Couches de bébé, lentilles de contact et dessert de gélatine. Tandis qu'apparemment indépendants, ces organes ont une chose en commun -- ils sont faits d'hydrogels appelés de substances hautement absorbantes qui ont des applications polyvalentes. Récent, un type d'hydrogel biodégradable, hydrogel recuit microporeux aboubé (MAP) de particules, a gagné beaucoup d'attention pour que son potentiel fournisse des cellules souche pour le réglage de tissu cellulaire. Mais il est actuel peu clair comment ces matériaux gélatineux affectent l'accroissement de leur cargaison cellulaire précieuse, limitant de ce fait son utilisation en médicament régénérateur.

Dans une étude neuve publiée dans la question de novembre de l'acta Biomaterialia, les chercheurs à l'université du Texas A&M ont prouvé que les hydrogels de PLAN, programmés pour biodégrader à un rythme optimum, produisent un environnement fertile pour que les cellules souche d'os prospèrent et pour prolifèrent vigoureusement. Ils ont trouvé que l'espace produit par le flétrissement des hydrogels de PLAN produit la chambre pour que les cellules souche élèvent, d'écartent et former les réseaux cellulaires compliqués.

Notre recherche prouve maintenant que les cellules souche s'épanouissent sur les hydrogels dégradants de PLAN ; ils transforment également leur environnement local pour améliorer le procès leurs besoins. Ces résultats ont des implications importantes pour les systèmes de distribution basés sur hydrogel se développants de PLAN, en particulier pour le médicament régénérateur où nous voulons fournir les cellules qui remplaceront les tissus endommagés par les neufs et sains. »

M. Daniel Alge, professeur adjoint dans le service du génie biomédical

Les hydrogels de PLAN sont une race plus neuve des hydrogels injectables. Ces matériaux mous sont les réseaux interconnectés des talons extrêmement petits faits de polyéthylène glycol, un polymère synthétique. Bien que les microbeads ne puissent pas eux-mêmes s'attacher aux cellules, ils peuvent être conçus pour présenter les protéines cellule-grippantes qui peuvent alors fixer aux molécules de récepteur sur les cellules souche extérieures.

Une fois attaché sur les microbeads, les cellules souche emploient l'espace entre les sphères pour se développer et transformer en cellules spécialisées, comme l'os ou les cellules de la peau. Et ainsi, quand il y a des blessures, des hydrogels de PLAN peuvent être employés pour fournir ces cellules neuves pour aider des tissus à régénérer.

Cependant, la santé et le comportement des cellules souche dans l'environnement d'hydrogel de PLAN jamais n'a été entièrement étudiée.

Les « hydrogels de PLAN ont mécanique supérieur et les propriétés biocompatibles, tellement en principe, ils sont une grande plate-forme à se développer et mettre à jour des cellules souche, » a dit Alge. « Mais les gens dans le domaine réellement n'ont pas une bonne compréhension de la façon dont les cellules souche se comportent en ces matériaux. »

Pour aborder cette question, les chercheurs ont étudié l'accroissement, l'écart et le fonctionnement des cellules souche d'os dans des hydrogels de PLAN. Alge et son équipe ont employé trois échantillons d'hydrogels de PLAN qui ont différé seulement dans la vitesse à laquelle ils ont dégradé, c.-à-d., lent, rapidement ou pas du tout.

D'abord, pour que les cellules souche fixent sur les hydrogels de PLAN, les chercheurs ont décoré les hydrogels de PLAN avec un type de protéine cellule-grippante. Ils ont alors suivi les cellules souche pendant qu'ils se développaient utilisant un microscope à haute résolution et fluorescent. Les chercheurs également répétés la même expérience utilisant une autre protéine cellule-grippante à vérifier si les protéines cellule-grippantes affectaient également le développement de cellule souche dans les hydrogels.

À leur surprise, l'équipe d'Alge a constaté que pour les deux types de protéines cellule-grippantes, les hydrogels de PLAN qui ont dégradé le plus rapidement eu la plus grande population des cellules souche. En outre, les cellules changeaient la forme de l'hydrogel de PLAN pendant qu'elles écartaient et prétendaient plus de territoire.

« Dans l'hydrogel intact de PLAN, nous pourrions encore voir que les microbeads sphériques et le matériau étaient tout à fait intacts, » a indiqué Alge. « En revanche, les cellules effectuaient des arêtes et les incisions dans dégrader TRACENT des hydrogels, transformant dynamiquement leur environnement. »

Les chercheurs ont également constaté que pendant que les cellules souche se développaient, la quantité de protéines d'os produites par les cellules souche grandissantes a dépendu de quelle protéine cellule-grippante a été au commencement employée dans l'hydrogel de PLAN.

Alge a noté que l'analyse gagnée par leur étude avisera grand davantage de recherche et développement dans des hydrogels de PLAN pour des traitements de cellule souche.

« Bien que le degradability d'hydrogel de PLAN affecte profondément l'accroissement des cellules souche, nous l'avons constaté que l'effet entre les protéines cellule-grippantes et la dégradation est également important, » avons dit. « Car nous, comme inducteur, effectuons des pas vers développer les hydrogels neufs de PLAN pour le bureau d'études de tissu, nous devons regarder les effets du degradability et les protéines cellule-grippantes au meilleur utilisent ces matériaux pour le médicament régénérateur. »

Source:
Journal reference:

Xin, S., et al. (2020) Interplay between degradability and integrin signaling on mesenchymal stem cell function within poly(ethylene glycol) based microporous annealed particle hydrogels. Acta Biomaterialia. doi.org/10.1016/j.actbio.2019.11.009.