Un biomatériau électroactif « d’échafaudage » pourrait améliorer la régénération de la vessie

Une équipe de scientifiques du Nord-Ouest a développé un matériau « d’échafaudage » électroactif qui améliore la régénération des tissus de la vessie et le fonctionnement des organes mieux que les techniques actuelles, comme le détaille une étude récente publiée dans Communications naturelles.

Le nouveau biomatériau pourrait améliorer les résultats chez les patients présentant une fonction vésicale altérée avec des effets secondaires minimes et également réduire le besoin d’interventions chirurgicales supplémentaires à haut risque, selon Guillermo A. Ameer, ScD, professeur de chirurgie à la Division de chirurgie vasculaire et au Daniel Professeur Hale Williams de génie biomédical à la McCormick School of Engineering, qui était l’auteur principal de l’étude.

“Cela pourrait être le premier exemple d’un dispositif électriquement conducteur sans cellule régénérant un organe”, a déclaré Ameer. « L’utilisation de matériaux ensemencés par des cellules complique souvent la fabrication et la mise en œuvre clinique, mais les matériaux sans cellules ne fonctionnent généralement pas assez bien pour être traduits avec succès chez les patients.

“Ici, nous démontrons que l’intégration de composants électriquement conducteurs dans un élastomère biodégradable peut conduire à un matériau pouvant être fabriqué qui produit des résultats biologiques et fonctionnels comparables à l’étalon-or.”

Historiquement, l’ingénierie tissulaire s’est appuyée sur l’utilisation d’échafaudages ensemencés de cellules, ce qui implique de prélever des cellules tissulaires à partir d’une biopsie, de les faire croître sur un matériau semblable à un échafaudage, puis d’implanter cet échafaudage dans un organe spécifique.

La régénération ou l’augmentation du tissu vésical est spécifiquement nécessaire pour lutter contre les maladies neurogénératives dans lesquelles le contrôle et le fonctionnement de la vessie sont altérés, ainsi que dans le cancer.

Des travaux antérieurs ont montré que les échafaudages à base de citrate ensemencés de cellules pour la régénération de la vessie démontraient leur sécurité pour les applications à long terme. Cependant, selon Ameer, il reste un besoin en biomatériaux acellulaires, plus robustes et plus rentables à fabriquer.

“L’incorporation de polymères conducteurs dans des matériaux non conducteurs peut altérer considérablement leurs propriétés mécaniques, les rendant par exemple cassants, ce qui complique leur mise en œuvre dans des systèmes dynamiques tels que la vessie”, a déclaré Ameer.

À l’aide d’une technique avancée appelée fonctionnalisation plastifiante, les enquêteurs ont conçu et développé un biomatériau d’échafaudage électriquement conducteur qui pourrait mieux soutenir la régénération des tissus de la vessie que les méthodes actuelles.

“Il est électroactif et possède une capacité de conductivité ionique, qui est plus similaire à celle que nous avons dans notre corps”, a déclaré Ameer.

Pour démontrer l’efficacité de cet échafaudage électroactif dans la régénération des tissus de la vessie, l’équipe a utilisé des modèles animaux de fonction vésicale altérée. Ils ont constaté que l’échafaudage rétablissait mieux la régénération des tissus et la fonction de la vessie des animaux que le matériau contenant des cellules.

Selon Ameer, les prochaines étapes des scientifiques consisteront à analyser leur échafaudage électriquement conducteur dans un modèle animal à long terme afin de mieux comprendre comment la fonction de l’échafaudage est affectée à mesure qu’elle se dégrade dans les tissus organiques.

“Il s’agit véritablement d’une stratégie prête à l’emploi dans laquelle vous pouvez, par exemple, emballer le dispositif, l’ouvrir dans la salle d’opération et effectuer une reconstruction sans avoir à vous soucier des cellules et de leur source”, a déclaré Ameer. . “Cela peut rendre l’ensemble du processus beaucoup plus facile.”

“Je suis enthousiasmé par ce travail car je pense qu’il met en valeur le véritable potentiel des matériaux électroniques. La capacité de régénérer les tissus fonctionnels sans ajouter de stimulation supplémentaire ou de composants biologiques signifie que nous sommes plus près de concevoir des solutions qui atteignent la clinique et aident réellement patients qui ont besoin de meilleures technologies », a déclaré Rebecca Keate, Ph.D., boursière postdoctorale au Center for Advanced Regenerative Engineering de Northwestern et auteur principal de l’étude.