Une image microscopique montre l'infiltration étendue de vaisseaux sanguins robustes (rouge) dans un nouvel échafaudage d'hydrogel développé à l'Université Rice pour aider à la guérison des blessures internes. Les cellules violettes sont des cellules de type péricyte qui entourent de nouvelles cellules endothéliales, aider à stabiliser les navires. Les cellules vertes circulent dans le nouveau système vasculaire. Cliquez sur l'image pour une version plus grande. Crédit :Vivek Kumar/Groupe de recherche Hartgerink
Les scientifiques de l'Université Rice ont trouvé l'équilibre nécessaire pour aider à la guérison avec l'hydrogel de haute technologie.
Le chimiste du riz Jeffrey Hartgerink, L'auteur principal Vivek Kumar et leurs collègues ont créé une nouvelle version de l'hydrogel qui peut être injecté dans une plaie interne et l'aider à guérir tout en se dégradant lentement au fur et à mesure qu'il est remplacé par du tissu naturel.
Les hydrogels sont utilisés comme un échafaudage sur lequel les cellules peuvent construire des tissus. Le nouvel hydrogel surmonte une multitude de problèmes qui les ont empêchés d'atteindre leur potentiel pour traiter les blessures et de former de nouvelles vascularisations pour traiter les crises cardiaques, les accidents vasculaires cérébraux et les maladies des tissus ischémiques.
La recherche paraît ce mois-ci dans la revue American Chemical Society ACS Nano .
L'hydrogel du laboratoire Rice est composé d'un peptide synthétique auto-assemblant qui forme des échafaudages de nanofibres. Comme les versions précédentes, le matériau peut être injecté sous forme liquide et se transforme en un gel infusé de nanofibres sur le site de la blessure.
Sans sang pour fournir de l'oxygène et des nutriments et effectuer des déchets, la croissance de nouveaux tissus est limitée. Ainsi, les peptides synthétiques qui forment l'hydrogel incorporent un imitateur du facteur de croissance endothélial vasculaire, une protéine signal qui favorise l'angiogenèse, la croissance d'un réseau de vaisseaux sanguins. Dans les simulations et les tests en laboratoire, le matériel fonctionne "extraordinairement bien, " a déclaré Hartgerink.
"Une chose qui différencie notre travail est la qualité des vaisseaux sanguins qui se forment, " a-t-il dit. " Dans une grande partie de la littérature publiée, vous voyez des anneaux qui n'ont que le revêtement des cellules endothéliales, et cela indique un vaisseau sanguin très immature. Ces types de vaisseaux ne persistent généralement pas, et disparaissent peu de temps après leur apparition.
« Chez nous, vous voyez cette même couche de cellules endothéliales, mais l'entourant est une couche de cellules musculaires lisses qui indique un vaisseau beaucoup plus mature qui est susceptible de persister."
Dans les études précédentes, les matériaux synthétiques implantés avaient tendance à être encapsulés par des barrières fibreuses qui empêchaient les cellules et les vaisseaux sanguins de s'infiltrer dans l'échafaudage, dit Hartgerink.
"C'est un problème extrêmement courant dans les matériaux synthétiques mis dans le corps, " dit-il. " Certains évitent ce problème mais si le corps n'aime pas un matériau et n'est pas capable de le détruire, la solution est de le murer. Dès que cela arrive, le flux de nutriments à travers cette barrière diminue à presque rien. Donc, le fait que nous ayons développé une distribution dirigée par seringue d'un matériau qui ne développe pas d'encapsulation fibreuse est vraiment important. »
Des chercheurs de l'Université Rice se tiennent debout avec une image au microscope de leur hydrogel peptidique synthétique, qui peut être injecté dans les plaies internes pour former des échafaudages qui les aident à guérir rapidement. De gauche à droite :Jeffrey Hartgerink, Benjamin Wang, Siyu Shi et Vivek Kumar. Crédit :Jeff Fitlow
Caractéristiques des hydrogels antérieurs, y compris les réponses immunitaires indésirables, dégradation de surface précédant leur intégration dans les systèmes biologiques et libération de sous-produits de dégradation artificielle, ont également été éliminés, il a dit.
"Il y a beaucoup de caractéristiques de cet hydrogel qui se réunissent pour en faire un système unique, " a déclaré Hartgerink. " Si vous regardez dans la littérature ce que les autres ont fait, chaque concept impliqué dans notre système existe probablement déjà quelque part. La différence est que nous avons toutes ces fonctionnalités en un seul endroit qui fonctionnent ensemble. »
