Des nanoparticules poreuses pour la médecine régénérative
Les cellules souches peuvent se développer en de nombreux types de cellules différentes dans le corps. Par exemple, lorsqu’une personne est blessée, les cellules souches se rendent sur le site de la blessure et contribuent à la guérison des tissus endommagés.
Des nanoparticules régénératrices
Une nouvelle nanotechnologie mise au point par une équipe de chercheurs de l’université A&M du Texas pourrait exploiter le potentiel régénérateur de l’organisme en dirigeant les cellules souches vers la formation de tissu osseux.
Akhilesh K. Gaharwar, professeur associé au département de génie biomédical dirige l’équipe. Les chercheurs ont mis au point des nanoparticules de cadre organique covalent (COF) en 2D, stables dans l’eau, qui peuvent diriger la différenciation des cellules souches mésenchymateuses humaines en cellules osseuses.
Les COF 2D
Cette recherche s’est beaucoup intéressée aux COF 2D, des polymères organiques poreux, en raison de leur cristallinité, de leur structure poreuse ordonnée et ajustable et de leur surface spécifique élevée. Cependant, la difficulté de transformer les COF en matériaux de taille nanométrique et une faible stabilité, ont limité leur application en médecine régénérative et en administration de médicaments.
Il est nécessaire de trouver de nouvelles approches permettant de conférer à ces COF une stabilité physiologique suffisante tout en maintenant leur biocompatibilité. L’équipe de Gaharwar a amélioré la stabilité hydrolytique (eau) des COF en les intégrant à des polymères amphiphiles, qui sont des macromolécules contenant à la fois des composants hydrophobes et hydrophiles.
Les COF se dirigent vers le tissu osseux
Cette approche, qui n’a pas été rapportée auparavant, confère une dispersibilité dans l’eau aux COF, permettant une application biomédicale de ces nanoparticules. « À notre connaissance, il s’agit du premier rapport démontrant la capacité des COF à diriger les cellules souches vers le tissu osseux », a déclaré Gaharwar. « Cette nouvelle technologie a le potentiel d’avoir un impact sur le traitement de la régénération osseuse ».
Les chercheurs ont constaté que les COF 2D n’affectent pas la viabilité et la prolifération d’une cellule, même à des concentrations plus élevées. Ils ont observé que ces COF 2D présentent une bioactivité et dirigent les cellules souches vers les cellules osseuses. L’étude préliminaire indique que la forme et la taille de ces nanoparticules peuvent conférer cette bioactivité, et des études approfondies supplémentaires doivent être menées pour comprendre les mécanismes.
Ces nanoparticules sont très poreuses, et l’équipe de Gaharwar a exploité cette caractéristique unique pour l’administration de médicaments. Ils ont pu charger un médicament ostéo-inducteur appelé dexaméthasone dans la structure poreuse du COF afin de renforcer la formation osseuse.
Prolonger l’administration des médicaments aux cellules souches
« Ces nanoparticules pourraient prolonger l’administration des médicaments aux cellules souches mésenchymateuses humaines, qui sont couramment utilisées dans la régénération osseuse », a déclaré Sukanya Bhunia, auteur principal de cette étude et associé postdoc au département de génie biomédical. « L’administration prolongée de ce médicament a permis de renforcer la différenciation des cellules souches vers la lignée osseuse, et cette technique peut être utilisée pour la régénération osseuse. »
M. Gaharwar a noté que, après avoir fourni une preuve de concept, la prochaine étape de cette recherche consistera à évaluer cette nanotechnologie dans un modèle de maladie. Ces résultats sont importants pour la conception future de biomatériaux susceptibles d’orienter les applications de régénération tissulaire et d’administration des médicaments.
Cette recherche a été publiée dans Advanced Healthcare Materials.
Source : Texas A&M University
Crédit photo : StockPhotoSecrets