Des scientifiques de l’Université fédérale de la Baltique aux côtés de leurs collègues ont amélioré le polymère biocompatible et biodégradable appelé polycaprolactone de manière à ce que les cellules humaines s’y attachent volontairement et se divisent à sa surface. En conséquence, ce matériau peut être utilisé dans les thérapies régénératives pour réparer les tissus endommagés et développer de nouveaux tissus. Les résultats de l’étude, soutenue par une subvention de la Fondation scientifique russe, ont été publiés dans le magazine Polymers.
Les thérapies régénératives modernes ont besoin de matériaux permettant aux tissus humains de se rétablir rapidement après des blessures telles que des brûlures graves. La polycaprolactone est un polymère biodégradable, mais il a ses faiblesses, par exemple son hydrophobicité. De plus, il manque de bioactivité. En d’autres termes, il n’a pas de sites de liaison spécifiques pour les cellules qui assurent l’attachement, la migration, la division et la différenciation des cellules.
On peut valoriser la polycaprolactone en y ajoutant des groupements amino – ; petits groupes d’atomes contenant de l’azote qui sont reconnus par les cellules. La recherche a montré qu’ils augmentent également l’hydrophobicité ou la mouillabilité du matériau, aident à la fixation des cellules et réduisent les risques d’inflammation lors de l’installation d’implants médicaux en polycaprolactone.
Avant cela, des scientifiques de l’Université fédérale de la Baltique Immanuel Kant (Kaliningrad) avec leurs collègues de l’Institut de cytologie de l’Académie russe des sciences (Saint-Pétersbourg), de l’Institut de médecine expérimentale (Saint-Pétersbourg), de l’Institut des composés macromoléculaires de l’Académie russe des sciences Sciences (Saint-Pétersbourg), l’Institut physique-technique Ioffe (Saint-Pétersbourg) ont suggéré d’utiliser l’arginine comme source de groupes amino pour la modification de la polycaprolactone. Cet acide aminé contient la quantité maximale possible d’atomes d’azote dans de tels composés, c’est pourquoi il faut une quantité relativement faible pour modifier le polymère.
Dans la nouvelle étude, les auteurs ont examiné comment les conditions dans lesquelles un groupe amino se fixe au polymère (température et quantité d’arginine) affectent les qualités résultantes du film de polycaprolactone. Des études ont montré que le chauffage à 40-50 degrés Celsius et des concentrations élevées d’arginine permettent d’obtenir un matériau qui interagit le plus avec l’eau. De plus, ces échantillons se sont avérés être les plus forts -; il avait une résistance à la traction deux fois supérieure à la polycaprolactone pure.
Ensuite, les auteurs ont cultivé des cellules stromales mésenchymateuses humaines sur des échantillons de polycaprolactone dans différentes conditions modifiées. L’expérience a montré que leur capacité d’attachement était directement proportionnelle à la quantité d’arginine qui avait été utilisée pour le traitement.
« En conséquence, nous avons défini les conditions optimales pour que la polycaprolactone se fixe sur les groupes amino, ce qui permet aux cellules de s’ancrer avec succès à sa surface et, par la suite, de se reproduire. » – ; déclare Olga Moskaluk, candidate en sciences techniques, professeure associée, responsable du laboratoire de matériaux polymères et composites « Smart Textiles » à l’Université fédérale Immanuel Kant Baltic.
« La méthode que nous avons introduite contribuera à améliorer considérablement les matériaux pour la médecine régénérative et à élargir le champ de leur application » – ; déclare Yuliya Nashchekina, candidate en sciences biologiques, chercheuse principale au Centre de technologies cellulaires de l’Institut de cytologie de l’Académie russe des sciences.
