Inspiré par Mère Nature :les moules de mer résistent facilement aux vagues les plus orageuses. Ils tiennent à la surface avec des fils de protéines. Les chercheurs de l'Empa utilisent cette propriété pour une nouvelle colle tissulaire pour le traitement des plaies. Crédits :Pixabay
Si le muscle cardiaque est endommagé, réparer l'organe constamment actif est un défi. Les chercheurs de l'Empa développent un nouvel adhésif tissulaire inspiré de la nature, qui est capable de réparer les lésions dans le tissu musculaire. Ils ont profité de l'incroyable capacité des moules marines à adhérer à tout type de surface.
Sur les côtes balayées par le vent et les vagues, les moules de mer adhèrent stoïquement aux rochers, bateaux et jetées. Avec des super pouvoirs qui rivalisent avec ceux de Spider-Man, le pied de la moule tient à la surface, car ses glandes produisent de fins filets qui, contrairement à la soie d'araignée, restent fermes sous l'eau et pourtant très élastiques. Deux protéines, mfp-3 et le mfp-6 particulièrement sulfureux, sont des composants de cette soie de mer. En tant que protéines structurelles, ils sont particulièrement intéressants pour la recherche biomédicale en raison de leurs propriétés mécaniques fascinantes et de leur biocompatibilité.
Des conditions difficiles
Des chercheurs du laboratoire "Membranes biomimétiques et textiles" de l'Empa à Saint-Gall ont utilisé ces propriétés. L'équipe de Claudio Toncelli recherchait une colle tissulaire biocompatible qui adhérerait au cœur battant tout en restant élastique, même dans les conditions les plus difficiles. Après tout, si le tissu musculaire cardiaque est endommagé, par exemple par une crise cardiaque ou une maladie congénitale, les blessures doivent pouvoir cicatriser, même si le muscle continue de se contracter.
"Réellement, le collagène est une base appropriée pour une colle pour plaie, une protéine que l'on trouve également dans le tissu conjonctif et les tendons humains, " dit Toncelli. Par exemple, la gélatine est constituée de collagène réticulé qui serait très attractif pour un adhésif tissulaire. "La structure de la gélatine est déjà très proche de certaines des propriétés naturelles du tissu conjonctif humain, " ajoute-t-il. Cependant, l'hydrocolloïde n'est pas stable à température corporelle, mais se liquéfie. Ainsi, afin de développer un matériau adhésif capable de relier en toute sécurité les zones blessées sur les organes internes, les chercheurs ont dû trouver un moyen d'incorporer des propriétés supplémentaires à la gélatine.
Le nouveau biopolymère avec des protéines de moule présente une microstructure fine mais robuste par microscopie électronique à balayage à un grossissement de 1000 fois (couleur). Crédit :Empa
L'adhésif tissulaire à base de protéine de moule est capable de s'adapter aux structures les plus fines de surfaces complexes, comme le montre cette impression d'un moule de coulée en forme de cœur (coloré). Crédit :Empa
Sous pression
"Le pied musclé des moules excrète des fils fortement adhésifs, avec laquelle la moule peut adhérer à toutes sortes de surfaces dans l'eau, " explique Toncelli. Dans cette soie marine, plusieurs protéines interagissent étroitement. Inspiré par la solution de la nature pour faire face aux forces turbulentes sous l'eau, les chercheurs ont équipé les biopolymères de gélatine d'unités chimiques fonctionnelles similaires à celles des protéines de soie marine mfp-3 et mfp-6. Dès que le gel de soie de mer de gélatine entre en contact avec le tissu, les protéines structurelles se réticulent les unes avec les autres et assurent une connexion stable entre les surfaces de la plaie.
Les chercheurs ont déjà étudié dans quelle mesure le nouvel hydrogel adhère réellement dans des expériences de laboratoire qui sont généralement utilisées pour définir des normes techniques pour ce qu'on appelle la résistance à l'éclatement. "L'adhésif tissulaire peut résister à une pression équivalente à la pression artérielle humaine, ", explique Kongchang Wei, chercheur à l'Empa. Les scientifiques ont également pu confirmer la compatibilité tissulaire exceptionnelle du nouvel adhésif lors d'expériences en culture cellulaire. Ils s'efforcent maintenant de faire progresser l'application clinique de la "colle de moules".
