Cultiver des organes et aider les plaies à guérir

Un nouveau tissu extensible fabriqué en reliant les protéines présentes dans le tissu musculaire pourrait fournir un échafaudage pour la croissance de nouveaux organes. Il pourrait également être utilisé comme revêtement pour les bandages pour aider les plaies à guérir rapidement et avec moins de cicatrices. Le tissu a été fabriqué dans le laboratoire de Kevin Kit Parker , professeur à la Harvard’s School of Engineering and Applied Science.

Modèle de protéines : Ce rendu informatique montre des ondulations sur un tissu fabriqué à partir de protéines. De tels tissus pourraient être utilisés comme échafaudages pour la croissance d'organes.

Lorsque le corps produit de nouveaux tissus, les cellules sécrètent de la fibronectine, un type de protéine solide et extensible qui agit comme un échafaudage de soutien. La forme et la structure adoptées par la fibronectine dirigent la croissance ultérieure de nouvelles cellules, donnant au tissu résultant la forme correcte.

L'équipe de Parker crée le tissu en déposant des molécules de fibronectine sur une surface polymère hydrofuge. Cela provoque le démêlage des protéines, qui sont normalement regroupées. Ensuite, la couche de protéines est estampée sur une feuille de polymère soluble attirant l'eau au-dessus d'un morceau de verre. L'ajout d'eau et le réchauffement du mélange à température ambiante permettent aux protéines de se lier pour former le tissu. Il dissout également le polymère afin que le tissu puisse être décollé et récupéré.

L'équipe a fabriqué des échantillons de matériau de 10 nanomètres d'épaisseur et d'environ 2,5 centimètres de large. Les chercheurs peuvent contrôler l'architecture et les caractéristiques mécaniques du tissu en utilisant différentes protéines ou en modifiant leur alignement.

Différents groupes de recherche développent des moyens de cultiver des tissus de remplacement en laboratoire, mais un grand défi consiste à fournir la bonne direction pour la croissance de nouvelles cellules. Les chercheurs ont déjà fabriqué des échafaudages cellulaires en éliminant les cellules vivantes des foies et des cœurs récoltés et en créant des squelettes cellulaires fabriqués à partir de polymères.

En construisant le nouvel échafaudage à partir de la protéine, l'équipe de Parker peut programmer des signaux de direction dans l'architecture de l'échafaudage, et ainsi diriger la croissance des cellules dans la direction souhaitée. L'utilisation de protéines naturelles plutôt que de polymères synthétiques ou d'organes décellularisés réduit la probabilité que le nouveau tissu soit rejeté une fois implanté.

Dans une expérience, l'équipe de recherche a fait croître des cellules du muscle cardiaque sur un morceau de tissu fini. Le tissu a provoqué la liaison des cellules musculaires pour former un tissu qui, lorsqu'il est stimulé électriquement, bat pendant une semaine.

C'est une approche très intelligente, dit Juan Hinestroza , professeur adjoint et directeur du Laboratoire de nanotechnologie des textiles à l'Université Cornell. Le contrôle de l'architecture de l'échafaudage est vraiment, vraiment nouveau. Et l'évolutivité - vous pouvez l'utiliser pour créer des motifs plus grands.

Outre la construction d'échafaudages tridimensionnels pour la reconstruction d'organes, le nouveau tissu pourrait être intégré dans des bandages, accélérant la cicatrisation des plaies et minimisant la formation de cicatrices.

Le matériau pourrait également trouver d'autres utilisations nouvelles. Une caractéristique attrayante est son élasticité inhabituelle. La protéine fibronectine, qui forme le fil de base du tissu, fait partie de la machinerie moléculaire qui permet aux muscles de se contracter et de se détendre.

La [fibronectine] est comprimée comme un ressort lorsque vous contractez votre muscle, et lorsque vous vous détendez, elle le repousse, explique Parker. Cette structure donne au tissu son élasticité, et lui permet d'être étiré jusqu'à 18 fois sa longueur d'origine. Lorsque vous tirez sur le tissu, vous dépliez les protéines, offrant une résistance supplémentaire, explique Parker.

L'équipe de Parker explore les propriétés mécaniques du nouveau tissu, en examinant sa résistance et son élasticité. La nouvelle méthode d'estampage pourrait leur permettre de fabriquer des tissus plus grands et plus complexes. La technologie de base est en panne, dit Parker. Maintenant, nous devons faciliter les applications de spin-out.

cacher