Le champ magnétique et les hydrogels pour faire régénérer le cartilage

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hydrogels
Digitally composite image of man suffering with knee cramp

À l’aide d’un champ magnétique et d’hydrogels, une équipe de chercheurs de la Perelman School of Medicine de l’Université de Pennsylvanie a démontré une nouvelle méthode possible pour reconstruire des tissus complexes du corps, ce qui pourrait aider à traiter durablement certaines blessures et maladies courantes, telles que la dégénérescence du cartilage ou l’arthrose.

Une recherche publiée dans la revue Advanced Materials

«Nous avons constaté que nous étions capables d’organiser des éléments, tels que des cellules, de manière à générer de nouveaux tissus complexes sans avoir à modifier les cellules elles-mêmes», a déclaré la première auteur de l’étude, Hannah Zlotnick, étudiante diplômée en bioingénierie qui travaille au laboratoire de recherche orthopédique McKay à Penn Medicine.

«D’autres ont dû ajouter des particules magnétiques aux cellules pour qu’elles répondent à un champ magnétique, mais cette approche peut avoir des effets indésirables à long terme sur la santé des cellules. Au lieu de cela, nous avons manipulé le caractère magnétique de l’environnement entourant les cellules, ce qui nous a permis d’organiser les éléments avec des aimants.

Chez l’homme, des tissus comme le cartilage peuvent souvent s’user, provoquant une instabilité ou des douleurs articulaires. Les traitements actuels consistent à combler ces zones altérées par des matériaux synthétiques ou biologiques, qui peuvent fonctionner mais s’usent souvent car ils ne sont pas exactement le même matériau que ce qui existait auparavant.

Ce qui complique la fixation du cartilage ou d’autres tissus similaires, c’est que leur structure est complexe.

«Il y a un gradient naturel du cartilage de sa surface jusqu’à sa profondeur, là où il entre en contact avec l’os», a expliqué Zlotnick. «Superficiellement, ou en surface, le cartilage a une cellulose élevée, ce qui signifie qu’il y a un plus grand nombre de cellules. Mais là où le cartilage se fixe à l’os, plus profondément à l’intérieur, sa cellularité est faible.

Ainsi, les scientifiques, ont cherché à trouver un moyen de réparer ces zones endommagées en les repavant au lieu de les combler. Dans cet esprit, l’équipe de recherche a découvert que s’ils ajoutaient un liquide magnétique à une solution d’hydrogel tridimensionnelle, les cellules et autres objets non magnétiques, y compris les microcapsules d’administration de médicaments, pourraient être organisés en modèles spécifiques qui imitent les tissus naturels grâce à l’utilisation d’un champ magnétique externe.

Avec cette technique de magnéto-modelage, l’équipe a pu recréer le cartilage articulaire, le tissu qui recouvre les extrémités des os.

«Ces tissus d’ingénierie magnéto-modelés ressemblent mieux au tissu natif, en termes de disposition cellulaire et de propriétés mécaniques, par rapport aux matériaux synthétiques uniformes standard ou aux produits biologiques qui ont été produits», a déclaré Mauck.

Bien que la technique ait été limitée aux études in vitro, c’est la première étape vers des solutions potentielles plus durables et plus efficaces chez des sujets vivants.

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