Une illustration montre à quel point une sélection d'hydrogels peptidiques personnalisés est efficace pour contrôler l'inflammation. Les gels développés à l'Université Rice servent d'échafaudage pour de nouveaux tissus et sont prometteurs pour le traitement des plaies et du cancer et pour l'administration de médicaments. Les hydrogels sont conçus pour se dissoudre dans le corps lorsqu'ils sont remplacés par des produits naturels, tissu fonctionnel. Crédit :Tania Lopez-Silva/Rice University
Hydrogels pour la guérison, synthétisé à partir des molécules par les bio-ingénieurs de l'Université Rice, sont à quelques pas de la clinique.
Des chercheurs et des collaborateurs de Rice au Texas Heart Institute (THI) ont établi un ensemble de base d'hydrogels injectables qui promettent d'aider à guérir les plaies, délivrer des médicaments et traiter le cancer. De manière critique, ils ont analysé comment les hydrogels chimiquement distincts provoquent ou non la réponse inflammatoire du corps.
Les hydrogels développés chez Rice sont conçus pour être injectables et créer une imitation des échafaudages cellulaires à un endroit souhaité. Ils servent d'espaces réservés tandis que le corps alimente naturellement de nouveaux vaisseaux sanguins et cellules dans l'échafaudage, qui se dégrade avec le temps pour laisser le tissu naturel à sa place. Les hydrogels peuvent également transporter des invites chimiques ou biologiques qui déterminent la structure ou l'affinité de l'échafaudage avec les tissus environnants.
L'étude dirigée par le chimiste et bio-ingénieur Jeffrey Hartgerink et l'étudiante diplômée Tania Lopez-Silva à Rice et Darren Woodside, vice-président de la recherche et directeur du pôle cytométrie en flux et imagerie de THI, démontre qu'il devrait être possible de régler les hydrogels peptidiques multidomaines pour produire une réponse inflammatoire appropriée pour ce qu'ils traitent.
La recherche apparaît dans Biomatériaux .
"Nous travaillons sur des hydrogels à base de peptides depuis plusieurs années et avons produit environ 100 types différents, " a déclaré Hartgerink. " Dans cet article, nous voulions revenir un peu en arrière et comprendre certaines des manières fondamentales dont ils modifient les environnements biologiques. »
Les chercheurs voulaient savoir précisément comment les hydrogels synthétiques influencent la réponse inflammatoire de l'environnement. L'étude de deux ans a offert la première opportunité de tester une variété d'hydrogels biocompatibles pour les niveaux de réponse inflammatoire qu'ils déclenchent.
"D'habitude, nous pensons que l'inflammation est mauvaise, " a déclaré Hartgerink. " C'est parce que l'inflammation est parfois associée à la douleur, et personne n'aime la douleur. Mais la réponse inflammatoire est également extrêmement importante pour la cicatrisation des plaies et pour éliminer l'infection.
Des chercheurs de l'Université Rice et des instituts de cardiologie du Texas ont testé un échantillon de produits synthétiques, hydrogels biocompatibles pour voir comment leur réglage influence la réponse inflammatoire du corps. Les hydrogels sont développés pour aider à cicatriser les plaies, délivrer des médicaments et traiter le cancer. Crédit :Université Rice/Institut de cardiologie du Texas
« Nous ne voulons pas d'inflammation zéro ; nous voulons une inflammation appropriée, " dit-il. " Si nous voulons panser les blessures, l'inflammation est bonne car elle démarre le processus de reconstruction du système vasculaire. Il recrute toutes sortes de cellules qui se régénèrent sur ce site. »
Les laboratoires ont testé quatre types d'hydrogel de base - deux avec une charge positive et deux négatives - pour voir quel type d'inflammation ils déclencheraient. Ils ont découvert que les hydrogels chargés positivement déclenchaient une réponse inflammatoire beaucoup plus forte que les hydrogels chargés négativement.
« Parmi les matériaux positifs, selon la chimie générant cette charge, nous pouvons générer une réponse inflammatoire forte ou modérée, " dit Hartgerink. " Si vous optez pour la cicatrisation, vous voulez vraiment une réponse modérée, et nous l'avons vu dans l'un des quatre matériaux.
"Mais si vous voulez suivre un traitement contre le cancer, la réponse inflammatoire plus élevée pourrait être plus efficace, " a-t-il dit. " Pour quelque chose comme l'administration de médicaments, où l'inflammation n'est pas utile, l'un des matériaux chargés négativement pourrait être mieux.
"Essentiellement, nous jetons les bases pour comprendre comment développer des matériaux autour des réponses inflammatoires que ces matériaux provoquent. Cela nous donnera nos meilleures chances de succès."
L'équipe THI a aidé à analyser la réponse cellulaire aux hydrogels par cytométrie en flux multidimensionnelle.
"Les résultats de ce travail jettent les bases d'une personnalisation spécifique de l'administration d'un médicament par un véhicule d'administration fonctionnellement pertinent et prévisible, " Woodside a déclaré. " En plus de livrer de la drogue, ces hydrogels sont également compatibles avec une variété de types cellulaires.
"L'un des problèmes avec les thérapies par cellules souches à l'heure actuelle est que les cellules transférées de manière adoptive ne restent pas nécessairement en grand nombre sur le site d'injection, " dit-il. " En mélangeant ces relativement inertes, des hydrogels chargés négativement avec des cellules souches avant l'injection peuvent surmonter cette limitation."
Hartgerink a déclaré que le travail est fondamental, plutôt que orienté vers une application spécifique, mais est important pour l'objectif à long terme d'apporter des hydrogels synthétiques à la clinique. "Nous avons spéculé sur beaucoup de choses que nous pensons être bonnes et vraies à propos de ce matériau, et nous avons maintenant une meilleure compréhension mécaniste de pourquoi ils sont, En réalité, vrai, " a déclaré Hartgerink.
