Environ un quart des personnes atteintes de diabète développent des ulcères du pied douloureux, qui sont lents à guérir en raison d’un manque d’oxygène dans la plaie en raison de vaisseaux sanguins altérés et d’une inflammation accrue. Ces plaies peuvent devenir chroniques, entraînant une mauvaise qualité de vie et une amputation potentielle.
Jianjun Guan, professeur de génie mécanique et de science des matériaux à la McKelvey School of Engineering de l’Université de Washington à St. Louis, a développé un hydrogel qui fournit de l’oxygène à une plaie, ce qui diminue l’inflammation, aide à remodeler les tissus et accélère la guérison. Les résultats des travaux, qui étaient dans un modèle de souris, sont publiés le 28 août dans Avancées scientifiques. Ya Guan, étudiant au doctorat, et Hong Niu, chercheur associé postdoctoral, tous deux dans le laboratoire de Guan, sont les co-premiers auteurs.
L’oxygène a deux rôles : un, pour améliorer la survie des cellules de la peau dans les conditions de faible teneur en oxygène de la plaie diabétique ; et deuxièmement, l’oxygène peut stimuler les cellules de la peau à produire les facteurs de croissance nécessaires à la réparation des plaies. »
Jianjun Guan, professeur, McKelvey School of Engineering, Washington University à St. Louis
Les tissus du corps ont besoin d’oxygène pour survivre et en ont encore plus besoin lorsque les tissus sont blessés. Bien qu’il existe plusieurs traitements existants pour les plaies chroniques chez les personnes atteintes de diabète, le traitement le plus courant consiste en des dizaines de séances dans une chambre à oxygène hyperbare, mais son efficacité est inconstante et inclut le risque de toxicité de l’oxygène.
L’hydrogel de Guan fournit de l’oxygène à la plaie à l’aide de microsphères qui libèrent progressivement de l’oxygène pour interagir avec les cellules grâce à une enzyme à leur surface qui convertit ce qui se trouve à l’intérieur de la microsphère en oxygène. L’oxygène est délivré à la plaie sur une période d’environ deux semaines, et l’inflammation et l’enflure diminuent, provoquant la guérison.
Chez les souris, les plaies traitées avec l’hydrogel contenant les microsphères libérant de l’oxygène avaient un taux de fermeture plus élevé que les plaies traitées avec uniquement le gel ou celles sans traitement. Au jour 16, les plaies traitées avec l’hydrogel étaient réduites à 10,7 %. Ceux traités avec le gel seulement ont été réduits à 30,4%, et ceux sans traitement ont été réduits à 52,2%.
De plus, les plaies traitées avec l’hydrogel contenant les microsphères libérant de l’oxygène avaient l’épiderme le plus épais au jour 8, mais le plus mince au jour 16, indiquant que la plaie était en train de cicatriser et que l’inflammation était réduite.
Au cours des 14 dernières années, Guan a développé ce type de gel, qui possède près de 70 fonctions et structures chimiques différentes.
« Le gel est un liquide avant que nous ne le mettions dans le tissu cutané, il est donc facile à mélanger dans les microsphères », a-t-il déclaré. « Une fois que nous avons mis le mélange de gel et de microsphères dans la plaie, il devient solide car il est sensible à la température -; à des températures plus basses, c’est un liquide et à la température du corps, c’est un solide. »
Un risque de fournir de l’oxygène aux plaies est de fournir trop d’oxygène, ce qui crée des espèces réactives de l’oxygène (ROS), qui peuvent endommager ou tuer les cellules à des niveaux élevés. L’hydrogel de Guan est capable de récupérer le contenu ROS et de le détruire, éliminant ainsi tout risque.
Ensuite, l’équipe de Guan prévoit d’utiliser l’hydrogel dans un grand modèle animal dans l’attente de futurs essais cliniques sur l’homme.
« Cela représente une nouvelle approche thérapeutique pour accélérer la guérison des plaies diabétiques chroniques sans médicaments », a déclaré Guan. « Il a également le potentiel de traiter d’autres maladies dans lesquelles l’oxygène est faible, telles que les maladies artérielles périphériques et les maladies coronariennes. »
