Les matériaux sont largement utilisés pour aider à cicatriser les plaies :les éponges de collagène aident à traiter les brûlures et les escarres, et les implants de type échafaudage sont utilisés pour réparer les os. Cependant, le processus de réparation des tissus change avec le temps, les scientifiques développent donc des biomatériaux qui interagissent avec les tissus lors de la guérison.

Maintenant, Le Dr Ben Almquist et son équipe de l'Imperial College de Londres ont créé une nouvelle molécule qui pourrait changer la façon dont les matériaux traditionnels fonctionnent avec le corps. Connues sous le nom de charges utiles activées par la force de traction (TrAP), leur méthode permet aux matériaux de communiquer avec les systèmes de réparation naturels du corps pour favoriser la guérison.

Les chercheurs affirment que l'incorporation des pièges dans le matériel médical existant pourrait révolutionner la façon dont les blessures sont traitées. Dr Almquist, du Département de bio-ingénierie de l'Impériale, a déclaré:"Notre technologie pourrait aider à lancer une nouvelle génération de matériaux qui travaillent activement avec les tissus pour favoriser la guérison."

Les résultats sont publiés aujourd'hui dans Matériaux avancés .

Appel à l'action cellulaire

Après une blessure, les cellules « rampent » à travers les « échafaudages » de collagène trouvés dans les plaies, comme des araignées naviguant sur les toiles. Au fur et à mesure qu'ils se déplacent, ils tirent sur l'échafaud, qui active des protéines de guérison cachées qui commencent à réparer les tissus blessés.

Les chercheurs ont conçu les pièges comme un moyen de recréer cette méthode de guérison naturelle. Ils ont plié les segments d'ADN en formes tridimensionnelles connues sous le nom d'aptamères qui s'accrochent étroitement aux protéines. Puis, ils ont attaché une « poignée » personnalisable à laquelle les cellules peuvent s'accrocher à une extrémité, avant de fixer l'extrémité opposée à un échafaudage tel que le collagène.

Lors des tests en laboratoire de leur technique, ils ont découvert que les cellules tiraient sur les TrAP lorsqu'elles rampaient à travers les échafaudages de collagène. Le tirage a fait que les pièges se dénouent comme des lacets pour révéler et activer les protéines cicatrisantes. Ces protéines instruisent les cellules cicatrisantes à croître et à se multiplier.

Les chercheurs ont également découvert qu'en changeant la « poignée » cellulaire, ils peuvent changer quel type de cellule peut saisir et tirer, leur permettant d'adapter les TrAP pour libérer des protéines thérapeutiques spécifiques en fonction des cellules présentes à un moment donné. Ce faisant, les pièges produisent des matériaux qui peuvent interagir intelligemment avec le bon type de cellule au bon moment pendant la réparation des plaies.

C'est la première fois que des scientifiques activent des protéines cicatrisantes en utilisant différents types de cellules dans des matériaux synthétiques. La technique imite les méthodes de guérison trouvées dans la nature. Le Dr Almquist a déclaré:"L'utilisation du mouvement cellulaire pour activer la guérison se trouve chez des créatures allant des éponges de mer aux humains. Notre approche les imite et travaille activement avec les différentes variétés de cellules qui arrivent dans nos tissus endommagés au fil du temps pour favoriser la guérison. "

Du laboratoire aux humains

Cette approche est adaptable à différents types cellulaires, pourrait donc être utilisé dans une variété de blessures telles que les os fracturés, tissu cicatriciel après une crise cardiaque, et les nerfs endommagés. De nouvelles techniques sont également désespérément nécessaires pour les patients dont les plaies ne guérissent pas malgré les interventions actuelles, comme les ulcères du pied diabétique, qui sont la principale cause d'amputations non traumatiques du bas de la jambe.

Les pièges sont relativement simples à créer et sont entièrement créés par l'homme, ce qui signifie qu'ils sont facilement recréés dans différents laboratoires et peuvent être mis à l'échelle jusqu'à des quantités industrielles. Leur adaptabilité signifie également qu'ils pourraient aider les scientifiques à créer de nouvelles méthodes pour les études de laboratoire sur les maladies, cellules souches, et le développement des tissus.

Les aptamères sont actuellement utilisés comme médicaments, ce qui signifie qu'ils sont déjà prouvés sûrs et optimisés pour une utilisation clinique. Parce que les pièges tirent parti des aptamères actuellement optimisés pour une utilisation chez l'homme, ils peuvent être en mesure d'emprunter un chemin plus court vers la clinique que les méthodes qui partent de zéro.

Le Dr Almquist a déclaré :« La technologie TrAP fournit une méthode flexible pour créer des matériaux qui communiquent activement avec la plaie et fournissent des instructions clés quand et où ils sont nécessaires. Ce type de la guérison dynamique est utile à chaque phase du processus de guérison, a le potentiel d'augmenter les chances de récupération du corps, et a des utilisations de grande envergure sur de nombreux types de plaies. Cette technologie a le potentiel de servir de conducteur de réparation des plaies, orchestrer différentes cellules au fil du temps pour travailler ensemble pour guérir les tissus endommagés."