Des gouttes de gel de la taille d'un micromètre peuvent fournir l'architecture extracellulaire nécessaire à la croissance et à la prolifération des cellules. Les gels porteurs de cellules, constitué de peptides ultracourts auto-assemblés qui forment des réseaux de nanofibres de soutien, pourrait être injecté dans le tissu ischémique nécessitant un renouveau avec de nouveaux vaisseaux sanguins.

"Nos microgels sont uniques car ils sont composés de seulement quatre acides aminés, qui est le peptide auto-assemblant le plus court utilisé pour fabriquer des microgels jusqu'à présent, " dit Charlotte Hauser, bio-ingénieure de KAUST, qui a dirigé l'étude. "Cette structure ultracourte réduit le coût et le temps de synthèse des peptides."

Les scientifiques ont expérimenté diverses approches pour fabriquer des tissus de type humain pouvant être utilisés pour des thérapies régénératives. Les peptides ultracourts auto-assemblés présentent un avantage par rapport aux autres matériaux car ils peuvent s'assembler pour former une architecture similaire à celle qui supporte les cellules dans les tissus vivants. Ils peuvent également être fabriqués à partir de peptides synthétisés chimiquement qui ne provoquent pas de rejet immunitaire par le corps et sont facilement modifiés et mis à l'échelle pour une production de masse.

Hauser et son équipe avaient étudié la fabrication de microgels à l'aide de peptides ultracourts auto-assemblés constitués de trois et six acides aminés. Mais ils avaient du mal à optimiser le processus de gélification qui encourage les réseaux peptidiques à se former en gouttelettes de forme et de taille appropriées.

Ils ont donc expérimenté des peptides composés de quatre acides aminés. Ensuite, le peptide le plus prometteur a été fabriqué en liant ensemble les acides aminés isoleucine, valine, phénylalanine et lysine, suivi de l'ajout d'un groupe acétyle à une extrémité et d'un groupe amide à l'autre. Beaucoup de ces peptides sont mis dans une solution aqueuse où ils se lient d'une manière spécifique qui forme finalement un réseau fibreux.

La solution contenant des fibres est soumise à un dispositif microfluidique contenant de l'huile, sel et détergent. Au fur et à mesure que la solution se déplace dans l'appareil, il devient un gel et se brise en gouttelettes.

Les gouttelettes sont raides, élastique et solide, et conservent leur forme et leur taille même lorsqu'ils sont exposés à la stérilisation, rayonnement ultraviolet ou agitation.

L'équipe a réussi à faire croître des cellules endothéliales des vaisseaux sanguins à la surface des gouttelettes. Ces microgels chargés de cellules ont été injectés dans un hydrogel en vrac composé des mêmes peptides ultracourts qui contenaient également des fibroblastes, un type de cellule impliqué dans la cicatrisation des plaies. Prochain, les cellules endothéliales déjà proliférantes s'étendaient radialement à partir des microgels et se ramifiaient en vaisseaux sanguins tubulaires.

"Nous prévoyons d'autres tests sur nos microgels pour développer des solutions thérapeutiques avancées pour les plaies à long terme et les ulcères diabétiques, " déclare Gustavo Ramirez-Calderon, doctorant à la KAUST.

Cela nécessitera de nombreuses recherches. L'équipe testera des substances pour de nouvelles propriétés de microgel et cherchera des moyens d'ajouter des indices biologiques aux microgels qui peuvent déclencher la formation de vaisseaux sanguins, fibres nerveuses ou tissu osseux. Ils cherchent des moyens de rendre les microgels encore plus doux afin qu'ils puissent abriter des cellules à l'intérieur. Finalement, ils visent à tester leurs microgels pour le traitement de l'ischémie chez la souris.