Hydrogels, reconnus pour leurs propriétés biomimétiques, sont les principaux matériaux pour les applications biomédicales, comme l'administration de médicaments et la thérapie par cellules souches. Les hydrogels traditionnels constitués soit de polymères synthétiques, soit de biomolécules naturelles servent souvent d'échafaudages passifs pour les espèces moléculaires ou cellulaires, qui rendent ces matériaux incapables de récapituler complètement la signalisation dynamique impliquée dans les processus biologiques, comme le développement des cellules/tissus.

Les hydrogels photosensibles intéressent particulièrement les scientifiques des matériaux, parce que la lumière est considérée comme un outil idéal pour contrôler les molécules ou le comportement des cellules avec une grande précision spatio-temporelle et peu d'invasivité. Le défi majeur pour les scientifiques est de savoir comment assembler efficacement ces protéines globulaires complexes en architectures supramoléculaires tout en préservant leur fonction.

Dans une recherche récente, un groupe de scientifiques de l'Université des sciences et technologies de Hong Kong a créé un hydrogel de détection de lumière dépendant de la B12 en assemblant de manière covalente les protéines du domaine de liaison à l'adénosylcobalamine C-terminal du photorécepteur (CarHC) dans des conditions douces. Cet assemblage direct de protéines sensibles aux stimuli dans des hydrogels représente une solution polyvalente pour la conception de matériaux "intelligents" et ouvre d'énormes opportunités pour la future biologie des matériaux.

Les résultats ont été publiés dans la revue PNAS le 6 juin, 2017.

« Dans nos recherches, nous avons pu créer des hydrogels photosensibles à base de protéines entièrement recombinantes en assemblant de manière covalente les protéines photoréceptrices CarHC à l'aide de la chimie SpyTag-SpyCatcher génétiquement codée, " dit Fei Sun, auteur de l'article et professeur adjoint au département de génie chimique et biomoléculaire de HKUST. "La tétramérisation CarHC dépendante d'AdoB12 s'est avérée essentielle pour la formation d'un hydrogel élastique dans l'obscurité, qui peut subir une transition gel-sol rapide causée par le désassemblage de CarHC induit par la lumière."

"L'hydrogel résultant composé de polymères CarHC physiquement auto-assemblés a présenté une transition gel-sol rapide lors d'une exposition à la lumière, qui a permis la libération/récupération facile des fibroblastes 3T3 et des cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSCs) à partir de cultures 3D tout en maintenant leur viabilité. l'assemblage direct de protéines sensibles aux stimuli dans des hydrogels représente une stratégie polyvalente pour la conception de matériaux accordables dynamiquement. »