Les cellules souches sont des usines cellulaires qui se divisent constamment pour créer de nouvelles cellules. L'implantation de cellules souches dans des organes endommagés peut régénérer de nouveaux tissus. Ingénierie des feuillets cellulaires, qui permet de transplanter des cellules souches dans des zones endommagées sous forme de feuillets constitués uniquement de cellules, élimine complètement le rejet immunitaire causé par des substances externes et favorise la régénération des tissus. Une équipe de recherche dirigée par POSTECH a récemment réussi à réduire drastiquement la période de récolte de telles feuilles de cellules souches.

Une équipe de recherche conjointe composée du professeur Dong Sung Kim et du chercheur Andrew Choi du département de génie mécanique de POSTECH et du Dr InHyeok Rhyou et du Dr Ji-Ho Lee du département de chirurgie orthopédique de l'hôpital chrétien de Pohang Semyung a considérablement réduit la période totale de récolte. d'une feuille de cellules souches à deux jours. La nanotopographie du poly(N-isopropylacrylamide) (PNIPAAm), qui change brutalement de rugosité en fonction de la température, permet la récolte de feuillets cellulaires constitués de cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse humaine. Considérant qu'il faut en moyenne une semaine pour transformer des cellules souches en feuilles en utilisant les techniques existantes développées jusqu'à présent, c'est le temps de récolte le plus court jamais enregistré. Ces résultats de recherche ont été publiés comme article de couverture dans le dernier numéro de Sciences des biomatériaux , une revue internationale dans le domaine des biomatériaux.

L'équipe de recherche du professeur Kim s'est concentrée sur le PNIPAAm, un polymère qui se combine avec l'eau ou l'évite en fonction de la température. Dans les études précédentes, Le PNIPAAm a été introduit en tant que matériau de revêtement pour la plate-forme de culture cellulaire afin de récolter des feuilles de cellules, mais la gamme d'utilisation avait été entravée en raison des types limités de cellules pouvant être transformées en feuilles. Pour la première fois en 2019, l'équipe de recherche a développé une technologie permettant de réguler facilement la rugosité du PNIPAAm en vrac 3-D et a produit de manière stable divers types de cellules en feuilles.

L'étude menée cette fois-ci s'est concentrée sur la fabrication de cellules souches, efficaces dans la régénération tissulaire, en feuillets en peu de temps afin d'augmenter leur utilité directe. L'équipe y est parvenue en appliquant un motif isotrope de nanopores mesurant 400 nanomètres (nm, 1 milliardième de mètre) à la surface d'un PNIPAAm en vrac 3-D. Par conséquent, non seulement la formation et la maturité des cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse humaine sur la nanotopographie du PNIPAAm en vrac se sont accélérées, mais la rugosité de surface du PNIPAAm en vrac à température ambiante inférieure à la température critique inférieure de la solution (LCST) a également augmenté rapidement, induisant efficacement le détachement des feuillets cellulaires. Cela a à son tour permis la récolte rapide de feuilles de cellules souches mésenchymateuses dérivées de la moelle osseuse humaine.

"Au moins cinq jours sont nécessaires pour récolter les feuilles de cellules souches rapportées lors de recherches précédentes, " a commenté Andrew Choi, l'auteur de l'article. "Nous pouvons désormais les récolter en seulement deux jours avec la nanotopographie PNIPAAm développée cette fois-ci."

« Nous avons considérablement raccourci le temps de récolte en introduisant la nanotopographie à la surface du PNIPAAm en vrac 3-D pour produire des feuilles de cellules souches matures pour la première fois au monde, " a fait remarquer le professeur Dong Sung Kim qui a dirigé l'étude. Il a ajouté, "Nous avons ouvert la possibilité d'appliquer les feuilles directement sur les patients à l'avenir."