Des chercheurs de l’Université de la Colombie-Britannique ont mis au point un hydrogel à base de protéines hautement adapté à la réparation du cartilage articulaire. Un défi majeur dans la création de thérapies biomatérielles pour réparer le cartilage articulaire endommagé est de faire correspondre les propriétés mécaniques de ce tissu hautement spécialisé. Le cartilage est très résistant, résistant à la rupture sous l’effet de la force, mais également très rigide, ce qui signifie qu’il résiste à la flexion ou à la déformation. À ce jour, il a été difficile de créer des biomatériaux qui correspondent à ces propriétés, et des matériaux incompatibles ont tendance à produire une cicatrisation du cartilage de mauvaise qualité. Ces chercheurs ont examiné la structure du cartilage natif, qui contient du collagène et des protéoglycanes enchevêtrés, comme source d’inspiration pour un nouveau biomatériau. Leur hydrogel protéique contient des chaînes de protéines enchevêtrées, ce qui permet d’obtenir un matériau résistant et rigide, et s’est révélé prometteur pour la guérison du cartilage articulaire endommagé chez les animaux.
Le cartilage articulaire est facilement endommagé et moins facilement réparé. Ce tissu spécialisé tapisse nos articulations de la hanche et du genou et fournit une surface glissante et lisse où ces os interagissent. Comme il s’use beaucoup au cours des activités quotidiennes, il est à la fois résistant et rigide, aidant ce tissu dynamique à remplir son rôle tout au long de notre vie. Cependant, lorsque le cartilage articulaire est endommagé, il a un potentiel de guérison très limité, ce qui a conduit les chercheurs à se tourner vers les biomatériaux dans le but de créer des échafaudages implantables qui peuvent permettre la régénération du cartilage.
Créer un matériau à la fois résistant et rigide n’est pas aussi simple qu’il y paraît. La rigidité implique qu’un matériau peut résister à la déformation, mais de nombreux matériaux rigides sont également cassants. La ténacité implique qu’un matériau peut résister à la rupture ou à la déchirure, mais ces matériaux peuvent être trop mous et spongieux pour être utilisés comme alternative au cartilage. Atteindre le niveau approprié de ténacité et de rigidité dans de telles constructions, tout en utilisant des matériaux biocompatibles et biodégradables, est une tâche difficile.
Cependant, il est important de bien maîtriser ces facteurs mécaniques. Dans un tissu soumis à des contraintes mécaniques fréquentes, l’obtention des propriétés mécaniques correctes dans les implants régénératifs produira des dividendes dans l’amélioration de la cicatrisation des tissus. L’incapacité à créer des matériaux appropriés est un facteur important dans le manque d’implants de cartilage efficaces à ce jour. Ces chercheurs ont étudié les composants du cartilage natif comme source d’inspiration pour leur nouveau matériau, notant que le cartilage contient un réseau de protéines enchevêtrées.
L’hydrogel qu’ils ont créé contient un réseau de protéines intentionnellement enchevêtré, dans lequel les chaînes de protéines ont été physiquement enchevêtrées, conduisant à la combinaison magique de ténacité et de rigidité. « Ces chaînes enchevêtrées peuvent bouger, ce qui permet de dissiper l’énergie, par exemple l’impact des sauts, tout comme les amortisseurs des vélos », a déclaré Linglan Fu, chercheur impliqué dans l’étude. « De plus, nous avons combiné cela avec une méthode existante de pliage et de dépliage des protéines, qui permet également la dissipation d’énergie. »
Jusqu’à présent, les chercheurs ont testé les implants dans du cartilage endommagé chez des lapins et ont observé une guérison significative sans rejet immunitaire des implants.
Voici une vidéo sur les nouveaux hydrogels de l’Université de la Colombie-Britannique :
Étudier dans la revue Nature: Hydrogels protéiques de type cartilage conçus par enchevêtrement
Via : Université de la Colombie-Britannique
