Maladies articulaires, comme l'arthrose du genou, sont fréquents chez les personnes âgées et nuisent gravement à leur qualité de vie. Les traitements conventionnels comme les remplacements articulaires artificiels offrent un soulagement temporaire mais présentent plusieurs inconvénients, y compris les fonctionnalités limitées et le besoin de remplacement. Une meilleure solution est de trouver un moyen de favoriser la régénération tissulaire dans les articulations :les hydrogels à réseau polymère interpénétrant (IPN), lorsqu'il est injecté dans les articulations, faire exactement cela, en agissant comme des échafaudages pour la croissance de nouvelles cellules et en imitant l'environnement cellulaire. Cependant, les techniques existantes pour développer des IPN sont fastidieuses :elles nécessitent l'ajout de produits chimiques via de multiples étapes, ce qui limite leur application pratique. Ainsi, il existe un besoin de meilleures techniques qui peuvent faciliter le processus de régénération des tissus.

Dans une nouvelle étude publiée dans Chimie des Matériaux , scientifiques du Japon, y compris le professeur adjoint Shigehito Osawa et le professeur Hidenori Otsuka de l'Université des sciences de Tokyo, ont trouvé une nouvelle méthode pour développer des échafaudages de régénération tissulaire. Le professeur Otsuka explique, "Généralement, la formation de gels IPN est un cytotoxique, processus en plusieurs étapes :il s'agit de construire un réseau, suivi de l'ajout de réactifs chimiques ou de leur soumission à des stimuli externes, tels que la température ou les changements d'irradiation lumineuse, pour former l'autre réseau. Nous voulions créer un nouvel échafaudage en utilisant un processus en une seule étape, qui pourraient surmonter les limites des IPN existants. »

Pour commencer, les scientifiques voulaient trouver des composés auto-assemblants qui pourraient former des réseaux 3D indépendants sans interférer les uns avec les autres. Ils ont commencé par sélectionner un peptide appelé RADA16, qui - dans des conditions physiologiques - forme un réseau du fait d'interactions électrostatiques et hydrophobes. Puis, ils se sont tournés vers un biopolymère appelé chitosan (CH) et un composé appelé polyéthylène glycol (PEG), qui forment des réseaux entre eux par des réactions chimiques. Parce que les mécanismes de formation du réseau dans RADA16 et CH/PEG étaient radicalement différents, les scientifiques ont émis l'hypothèse que ces réseaux n'interféreraient pas les uns avec les autres. En mélangeant simplement les deux composés, ils ont trouvé que c'était en effet vrai. Le professeur Otsuka explique, "Nous avons mélangé les deux matériaux, RADA16 et CH/PEG, et ont constaté qu'ils formaient avec succès des IPN hétérologues. De plus, ces IPN n'ont pas interféré les uns avec les autres, car il s'avère que les réseaux RADA16 se forment en premier, suivi par l'assemblage plus lent des réseaux CH/PEG."

Prochain, les chercheurs ont voulu vérifier si l'IPN proposé pouvait effectivement agir comme un échafaudage pour favoriser la croissance de chondrocytes sains (cellules qui produisent du cartilage). Les scientifiques ont testé l'échafaudage à l'aide de cellules humaines et ont découvert que les cellules sont incrustées uniformément dans l'hydrogel, générer efficacement du tissu cartilagineux fonctionnel. En réalité, Chez la souris, l'implantation de chondrocytes humains dans l'échafaudage d'hydrogel a conduit à la formation de cartilage sur une période de 8 semaines, surpassant même les performances des échafaudages de tissus conventionnels ! Le plus grand avantage de cette technique était que non seulement elle régénérait avec succès le tissu cartilagineux, il a également été effectué en une seule étape ou "pot, " ce qui la rend beaucoup plus simple que les techniques existantes.

Ces résultats pourraient potentiellement surmonter les limites de la régénération tissulaire et ouvrir la voie à d'autres applications telles que l'administration de médicaments, diagnostic, et la modification des surfaces. Pas seulement ça, Le professeur Otsuka est optimiste qu'en raison de la facilité de la technique, il peut être produit localement, ce qui pourrait entraîner des avantages sociaux et économiques importants. Le professeur Otsuka conclut, "Notre recherche a ouvert des portes à l'utilisation de la médecine régénérative pour la génération autonome de cartilage comme alternative aux articulations artificielles, conduisant à une amélioration significative de la qualité de vie des patients et bénéficiant à la société dans son ensemble. »