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Les chercheurs trouvent la stratégie neuve pour les échafaudages se développants de régénération de tissu

Au Japon, une augmentation du vieillissement de la population a aggravé la demande du médicament régénérateur pour adresser de plus en plus des maladies communes, telles que l'ostéoarthrite de genou. Dans une étude neuve, les scientifiques de l'université de Tokyo de la Science, aboutie par prof. Hidenori Otsuka, ont développé un hydrogel biocompatible nouvel qui agit en tant qu'échafaudage structurel pour l'accroissement des cellules productrices de cartilage, présentant un outil neuf prometteur pour la régénération de tissu.

Les chercheurs trouvent la stratégie neuve pour les échafaudages se développants de régénération de tissu

Les maladies communes, telles que l'ostéoarthrite de genou, sont courantes dans la population agée et nuisent sévèrement leur qualité de vie. Traitements conventionnels comme le relief temporaire d'offre de remontages de joint artificiel mais venus avec plusieurs désavantages, y compris la fonctionnalité limitée et le besoin de remontage. Une meilleure solution est de trouver une voie d'introduire la régénération de tissu dans les joints : les hydrogels interpénétrants de réseau (IPN) de polymère, une fois injectés dans des joints, font exact ce-par agir en tant qu'échafaudages pour l'accroissement des cellules neuves et imiter l'environnement cellulaire. Cependant, les techniques existantes pour développer IPNs sont pénibles : elles exigent l'ajout des produits chimiques par l'intermédiaire des opérations multiples, qui limite leur application pratique. Ainsi, il y a un besoin de meilleures techniques qui peuvent faciliter le procédé de la régénération de tissu.

Dans une étude neuve publiée en chimie des matériaux, les scientifiques du Japon, y compris prof. Shigehito Osawa d'Asst et prof. Hidenori Otsuka d'université de Tokyo de la Science, ont trouvé une méthode neuve pour développer des échafaudages de régénération de tissu.

Généralement, la formation des gels d'IPN est un procédé cytotoxique et multipas : elle concerne construire un réseau, suivi de l'ajout des réactifs chimiques ou de les soumettre aux stimulus externes, tels que la température ou des changements d'irradiation légère, de former l'autre réseau. Nous avons voulu produire un échafaudage nouvel utilisant un procédé en une étape, qui pourrait surmonter les limitations d'IPNs existant. »

Prof. Hidenori Otsuka, université de Tokyo de la Science

Pour commencer par, les scientifiques ont voulu trouver les composés de auto-montage qui pourraient former les réseaux 3D indépendants sans s'y mêler les uns avec les autres. Ils ont commencé en sélectant un peptide RADA16 appelé, qui-sous les condition-formes physiologiques un réseau dû aux interactions électrostatiques et hydrophobes. Puis, ils se sont tournés vers un chitosan appelé de biopolymère (CH) et un polyéthylène glycol appelé composé (ANCRAGE), qui forment des réseaux les uns avec les autres par l'intermédiaire des réactions chimiques. Puisque les mécanismes de la formation de réseau dans RADA16 et CH/PEG étaient rigoureusement différents, les scientifiques ont spéculé que ces réseaux ne s'y mêleraient pas les uns avec les autres. Par simple le mélange des deux composés, ils ont constaté que c'était en effet vrai. Prof. Otsuka explique, « nous avons mélangé les deux matériaux, RADA16 et CH/PEG, et avons constaté qu'ils ont avec succès formé IPNs hétérologue. D'ailleurs, ces IPNs ne s'est pas y mêlé les uns avec les autres, comme il s'avère que les réseaux RADA16 forment d'abord, suivi de l'ensemble plus lent des réseaux de CH/PEG. »

Ensuite, les chercheurs ont voulu vérifier si l'IPN proposé pourrait effectivement agir en tant qu'échafaudage pour introduire l'accroissement des chondrocytes sains (les cellules qui produisent le cartilage). Les scientifiques ont vérifié l'échafaudage utilisant des cellules humaines et ont constaté que des cellules sont incluses uniformément dans l'hydrogel, produisant effectivement du tissu fonctionnel de cartilage. En fait, chez les souris, l'implantation des chondrocytes humains dans l'échafaudage d'hydrogel a mené à la formation de cartilage pendant 8 semaines, surpassant même le rendement des échafaudages conventionnels de tissu ! Le plus grand avantage de cette technique était qui non seulement il a avec succès régénéré le tissu de cartilage, il a été également exécuté dans juste un opération ou « bac, » lui effectuant des techniques beaucoup plus simplement qu'existantes.

Ces découvertes ont pu potentiellement surmonter les limitations de la régénération de tissu et préparer le terrain pour d'autres applications telles que la distribution de médicament, le diagnostic, et la modification extérieure. Pas simplement ce, prof. Otsuka est optimiste que dû à la facilité de la technique, il puisse être produit intérieur, qui pourrait mener aux avantages sociaux et économiques significatifs. Prof. Otsuka conclut, « notre recherche a ouvert des trappes à l'utilisation du médicament régénérateur pour le rétablissement autonome de cartilage comme alternative aux joints artificiels, menant à l'importante amélioration dans les patients' qualité de vie et bénéficiant la combinaison de société. »

Source:
Journal reference:

Ishikawa, S., et al. (2020) Interpenetrating Polymer Network Hydrogels via a One-Pot and in Situ Gelation System Based on Peptide Self-Assembly and Orthogonal Cross-Linking for Tissue Regeneration. Chemistry of Materials. doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b04725.