Les plaies diabétiques entraînent souvent des complications graves qui peuvent entraîner des amputations. Ces plaies chroniques et non cicatrisantes sont marquées par une inflammation persistante, affectant plus de 6% de la population mondiale.
À Singapour, il y a environ quatre amputations des membres inférieurs par jour en raison de blessures diabétiques non cicatrices. Une étude axée sur les blessures diabétiques à Singapour a estimé que le coût de soins de santé lié à l'amputation brute par patient était de 23 000 dollars en 2017.
Pour relever ce défi d'une grande importance nationale et mondiale, des chercheurs de l'Université nationale de Singapour (NUS) ont développé deux technologies de micro-lieux qui ont montré l'efficacité de l'accélération de la cicatrisation des plaies diabétiques dans des modèles précliniques en préservant les fonctions des protéines appelées facteurs de croissance et en éliminant des composés inflammatoires indésirables.
Les deux nouvelles innovations ont été développées par une équipe de scientifiques dirigée par le professeur adjoint Andy Tay du Département de génie biomédical du College of Design and Engineering de NUS, et de l'Institute for Health Innovation and Technology.
Les facteurs de croissance sont importants pour la cicatrisation des plaies car ils régulent les fonctions cellulaires clés. Cependant, dans les plaies diabétiques, ces facteurs de croissance sont rapidement décomposés par d'autres enzymes appelées protéases. Cela ralentit considérablement la récupération des plaies. Dans le même temps, les blessures diabétiques sont caractérisées par des niveaux d'inflammation constamment élevés. «
Andy Tay, professeur adjoint, Département de génie biomédical, College of Design and Engineering, Université nationale de Singapour
« Nous voulions résoudre ces deux problèmes en utilisant des micro-lieux pour la livraison et l'extraction. Il est peu invasif, peut être fabriqué avec précision et permet aux composés actifs d'être administrés directement en blessures.
Les résultats des deux études connexes, qui ont été publiées en ligne dans les revues scientifiques Biomatériaux et Matériaux fonctionnels avancés Les 4 juillet 2024 et 24 juillet 2024 respectivement, démontrent le potentiel de cette approche innovante dans le traitement de diverses affections cutanées telles que le psoriasis ou les plaies diabétiques chroniques.
Deux approches uniques pour accélérer la guérison des plaies
Sur le marché, Hydrogel est utilisé pour fournir des facteurs de croissance aux blessures. Cependant, cette méthode n'est pas aussi efficace car l'environnement riche en protéases des plaies chroniques se dégrade rapidement et inactive les facteurs de croissance. Cela signifie que les facteurs de croissance doivent être livrés à des doses élevées à plusieurs reprises, ce qui peut être coûteux et long.
Dans la première approche développée par l'équipe de recherche NUS, au lieu de fournir directement les facteurs de croissance, ils ont d'abord augmenté la production de facteurs de croissance au sein de la plaie.
Ils y ont réussi en développant des micro-espérages de sucralfate (SUM-MN) pour fournir une protéine immunomodulatrice importante, l'interleukine-4 (IL-4), pour stimuler la production de facteurs de croissance dans les tissus diabétiques. L'IL-4 aide à réguler la réponse immunitaire et à favoriser la régénération des tissus, tandis que le sacralfate, un médicament couramment utilisé pour traiter les ulcères gastro-intestinaux, protège les facteurs de croissance de la dégradation.
Les microseedles se dissolvent dans la plaie, fournissant l'IL-4 et le sucralfate directement à la plaie. Ce système de livraison localisé minimise les effets secondaires systémiques et évite également les dommages secondaires aux tissus délicats et nouvellement formés causés par un pansement adhésif traditionnel qui est actuellement utilisé cliniquement. Les chercheurs ont constaté que SUC-MN accélérait considérablement la cicatrisation des plaies deux fois plus rapidement par rapport aux traitements traditionnels.
Les microseedles extractifs premier de son genre pour éliminer les composés pro-inflammatoires
Bien que la majorité de la technologie Microneedle utilise le matériau pour la livraison, l'équipe NUS a exploré la nouvelle utilisation des micro-roulements pour extraire des protéines pro-inflammatoires et des cellules immunitaires indésirables dans la deuxième approche. Pour ce faire, l'équipe NUS devait trouver un matériau de revêtement approprié qui pourrait agir comme une éponge pour absorber des composés pro-inflammatoires, appelés chimiokines, qui sont des molécules « messager '' qui recrutent et emprisonnent les cellules immunitaires pro-inflammatoires appelées monocytes dans les tissus des plaies.
L'équipe de recherche a examiné différents matériaux et a finalement utilisé des micro-roulements poreux enduits d'héparine (HPMN) pour résoudre le problème de l'inflammation persistante dans les plaies cutanées à la source. Sur la base des études antérieures, l'héparine s'est avérée se lier facilement aux chimiokines. L'équipe a démontré que le HPMN pouvait épuiser efficacement les chimiokines et les monocytes du site de la plaie, entraînant une réduction de 50% de l'inflammation des tissus ainsi qu'une réduction de 90% de la taille de la plaie par les 14ème jour de traitement.
Ces résultats initiaux mettent en évidence le potentiel du HPMN comme stratégie prometteuse pour le traitement des troubles cutanés inflammatoires. La capacité du HPMN à éliminer les chimiokines et les cellules inflammatoires au plus profond du tissu cutané offre un avantage unique sur les traitements existants qui ne ciblent que l'inflammation au niveau de la surface. Le HPMN pourrait être développé pour les soins personnalisés des plaies et le traitement sur mesure de diverses affections cutanées inflammatoires telles que le psoriasis.
Étapes suivantes
Le développement de SUC-MN et HPMN représente un pas en avant significatif dans le domaine de la cicatrisation des plaies et de la gestion des maladies de la peau. L'équipe a l'intention de mener des études supplémentaires pour explorer le potentiel de cette technologie et la mettre sur le marché.
Pour les microseedles extractifs en particulier, l'équipe fabriquera des micro-lieux avec des tailles de pores plus contrôlables en utilisant des technologies avancées, telles que l'impression 3D, et intégrer les propriétés antibactériennes dans les micro-aiguilles car les plaies non cicatrisantes cliniques accompagnent souvent les infections. Ils conçoivent également des patchs micro-linges flexibles pour s'assurer qu'ils s'adaptent bien aux formes de tissus.
« Nous sommes ravis de l'impact potentiel de nos recherches et nous nous réjouissons de faire progresser cette technologie vers la traduction clinique. Les deux approches développées par notre équipe fourniraient un soulagement indispensable aux patients atteints de plaies diabétiques, ainsi que de nombreux patients souffrant de conditions cutanées comme la dermatite atopique ou le psoriasis », a déclaré le professeur Asst.
