En raison de leurs propriétés proches de celles des tissus humains, les hydrogels sont de bons candidats pour servir de matrices permettant le développement cellulaire pour des applications en ingénierie tissulaire ou en thérapie cellulaire.
Dans l’optique de minimiser l’impact d’une intervention chirurgicale invasive, des hydrogels injectables basés sur des polymères « stimulables » ont été mis au point.
Néanmoins, ces matériaux souffrent souvent selon leur nature, de divers inconvénients tels que de faibles propriétés mécaniques, des temps de solidification ou de réticulation in situ parfois longs, une biocompatibilité limitée, une non-biodégradabilité, une porosité très faible et/ou non contrôlée ou une incapacité à être vecteur de délivrance de médicaments ou de biomolécules.
Dans ce contexte de quête du matériau idéal permettant de répondre au mieux au cahier des charges très contraignant de l’ingénierie tissulaire, nous envisageons de développer des hydrogels injectables nano et microporeux, photo-réticulables et multi-compartimentés afin de tester leur potentiel en ingénierie tissulaire et en thérapie cellulaire. Ces hydrogels sont basés sur des solutions aqueuses constituées d’un copolymère tribloc amphiphile à base de poly (oxyde d’éthylène) (POE) porteur de groupements photo polymérisables (développé par le partenaire du Mans) associé, soit à son analogue linéaire POE, soit au dextran.
Ces mélanges peuvent en effet être homogènes à température ambiante et donner lieu à une séparation de phases, qui peut être induite par une augmentation de température vers 35- 40°C, conduisant à un gel micellaire transitoire nano et microporeux dont la structure peut être figée très rapidement (en quelques secondes) par irradiation lumineuse.
Il serait alors possible d’introduire, dans ces solutions, des cellules (cellules souches mésenchymateuses ou hépatocytes dérivés de cellules souches pluripotentes), des principes actifs hydrophobes (qui se localiseraient dans les cœurs micellaires du gel transitoire) et des bio macromolécules qui pourraient se localiser dans différents compartiments de l’hydrogel selon leurs affinités chimiques après obtention de la séparation de phases.
En contrôlant finement la composition de l’hydrogel et le processus de séparation de phases, des matériaux injectables présentant des propriétés mécaniques et des porosités très variables et contrôlables pourront être obtenus.
Dans l’optique d’une utilisation de ces hydrogels en médecine régénératrice, deux objectifs seront visés :
- une utilisation comme matrice pour le développement et la différenciation de cellules souches mésenchymateuses afin de tester leur potentiel en ingénierie tissulaire.
- une utilisation pour l’encapsulation et la protection de cellules hépatiques contre le rejet immunitaire dans un contexte d’insuffisance hépatique aigüe induite par des médicaments comme le paracétamol.
La structure des hydrogels biphasiques sera étudiée par microscopie confocale et diffusion des rayonnements (lumière, rayons X, neutrons). Les propriétés mécaniques seront caractérisées par rhéologie. Leur cytocompatibilité en 2D et 3D ainsi que leur biocompatibilité seront étudiées (la preuve de leur non-cytotoxicité ayant déjà été obtenue). Les propriétés de diffusion de bio macromolécules d’intérêt biologique seront également étudiées par microscopie confocale (technique de FRAP).