Couches pour bébé, lentilles de contact et dessert à la gélatine. Bien qu'apparemment sans rapport, ces articles ont une chose en commun :ils sont faits de substances hautement absorbantes appelées hydrogels qui ont des applications polyvalentes. Récemment, un type d'hydrogel biodégradable, hydrogel de particules recuites microporeuses (MAP) appelé, a attiré beaucoup d'attention pour son potentiel à fournir des cellules souches pour la réparation des tissus corporels. Mais on ne sait pas actuellement comment ces matériaux ressemblant à de la gelée affectent la croissance de leur précieuse cargaison cellulaire, limitant ainsi son utilisation en médecine régénérative.

Dans une nouvelle étude publiée dans le numéro de novembre de Acta Biomaterialia , des chercheurs de la Texas A&M University ont montré que les hydrogels MAP, programmé pour se biodégrader à un rythme optimal, créer un environnement fertile pour que les cellules souches osseuses se développent et prolifèrent vigoureusement. Ils ont découvert que l'espace créé par le flétrissement des hydrogels MAP crée de l'espace pour la croissance des cellules souches, se propager et former des réseaux cellulaires complexes.

"Nos recherches montrent maintenant que les cellules souches s'épanouissent sur des hydrogels MAP dégradants ; elles remodèlent également leur environnement local pour mieux répondre à leurs besoins, " a déclaré le Dr Daniel Alge, professeur adjoint au Département de génie biomédical. "Ces résultats ont des implications importantes pour le développement de systèmes d'administration à base d'hydrogel MAP, en particulier pour la médecine régénérative où nous voulons fournir des cellules qui remplaceront les tissus endommagés par de nouveaux et sains. »

Les hydrogels MAP sont une nouvelle génération d'hydrogels injectables. Ces matériaux souples sont des chaînes interconnectées de billes extrêmement petites en polyéthylène glycol, un polymère synthétique. Bien que les microbilles ne puissent pas elles-mêmes s'accrocher aux cellules, ils peuvent être modifiés pour présenter des protéines de liaison cellulaire qui peuvent ensuite se fixer aux molécules réceptrices à la surface des cellules souches.

Une fois fixé sur les microbilles, les cellules souches utilisent l'espace entre les sphères pour se développer et se transformer en cellules spécialisées, comme les cellules osseuses ou cutanées. Et donc, quand il y a une blessure, Les hydrogels MAP peuvent être utilisés pour délivrer ces nouvelles cellules afin d'aider les tissus à se régénérer.

Cependant, la santé et le comportement des cellules souches dans l'environnement hydrogel MAP n'ont jamais été entièrement étudiés.

"Les hydrogels MAP ont des propriétés mécaniques et biocompatibles supérieures, donc en principe, ils sont une excellente plate-forme pour cultiver et maintenir des cellules souches, " a déclaré Alge. " Mais les gens dans le domaine n'ont vraiment pas une bonne compréhension de la façon dont les cellules souches se comportent dans ces matériaux. "

Pour répondre à cette question, les chercheurs ont étudié la croissance, propagation et fonction des cellules souches osseuses dans les hydrogels MAP. Alge et son équipe ont utilisé trois échantillons d'hydrogels MAP qui ne différaient que par la vitesse à laquelle ils se sont dégradés, C'est, soit lent, rapide ou pas du tout.

D'abord, pour que les cellules souches se fixent sur les hydrogels MAP, les chercheurs ont décoré les hydrogels MAP avec un type de protéine de liaison cellulaire. Ils ont ensuite suivi les cellules souches au fur et à mesure de leur croissance en utilisant une haute résolution, microscope à fluorescence. Les chercheurs ont également répété la même expérience en utilisant une autre protéine de liaison cellulaire pour déterminer si les protéines de liaison cellulaire affectaient également le développement des cellules souches dans les hydrogels.

A leur grande surprise, L'équipe d'Alge a découvert que pour les deux types de protéines de liaison cellulaire, les hydrogels MAP qui se sont dégradés le plus rapidement avaient la plus grande population de cellules souches. Par ailleurs, les cellules changeaient la forme de l'hydrogel MAP au fur et à mesure qu'elles se propageaient et revendiquaient plus de territoire.

"Dans l'hydrogel MAP intact, nous pouvions encore voir les microbilles sphériques et le matériau n'était pas endommagé, " dit Alge. " Par contraste, les cellules faisaient des crêtes et des rainures dans les hydrogels MAP dégradants, remodelant dynamiquement leur environnement."

Les chercheurs ont également découvert qu'à mesure que les cellules souches se développaient, la quantité de protéines osseuses produites par les cellules souches en croissance dépendait de la protéine de liaison cellulaire initialement utilisée dans l'hydrogel MAP.

Alge a noté que les connaissances acquises grâce à leur étude éclaireront grandement la recherche et le développement ultérieurs sur les hydrogels MAP pour les thérapies par cellules souches.

"Bien que la dégradabilité de l'hydrogel MAP affecte profondément la croissance des cellules souches, nous avons constaté que l'interaction entre les protéines de liaison cellulaire et la dégradation est également importante, " dit-il. " Comme nous, comme un champ, faire des progrès dans le développement de nouveaux hydrogels MAP pour l'ingénierie tissulaire, nous devons examiner les effets à la fois de la dégradabilité et des protéines de liaison cellulaire pour utiliser au mieux ces matériaux pour la médecine régénérative. »