Fabrication de microgels de chitosane-genipine à taille contrôlée et sans émulsion pour des applications d’ingénierie tissulaire

Résumé

Le présent protocole décrit une méthode non basée sur l’émulsion pour la fabrication de microgels de chitosane-genipine. La taille de ces microgels peut être contrôlée avec précision et ils peuvent présenter un gonflement dépendant du pH, se dégrader in vivo et être chargés de molécules thérapeutiques qui se libèrent au fil du temps de manière soutenue, ce qui les rend très pertinents pour les applications d’ingénierie tissulaire.

Résumé

Les microgels de chitosane présentent un intérêt considérable dans l’ingénierie tissulaire en raison de leur large éventail d’applications, de leur faible coût et de leur immunogénicité. Cependant, les microgels de chitosane sont généralement fabriqués à l’aide de méthodes d’émulsion qui nécessitent des rinçages au solvant organique, qui sont toxiques et nocifs pour l’environnement. Le présent protocole présente une méthode rapide, non cytotoxique et sans émulsion pour fabriquer des microgels de chitosane-genipine sans avoir besoin de rinçages au solvant organique. Les microgels décrits ici peuvent être fabriqués avec un contrôle précis de la taille. Ils présentent une libération prolongée de biomolécules, ce qui les rend très pertinents pour l’ingénierie tissulaire, les biomatériaux et la médecine régénérative. Le chitosane est réticulé avec la genipine pour former un réseau d’hydrogel, puis passé à travers un filtre à seringue pour produire les microgels. Les microgels peuvent être filtrés pour créer une gamme de tailles, et ils montrent un gonflement dépendant du pH et se dégradent avec le temps de manière enzymatique. Ces microgels ont été utilisés dans un modèle de lésion de plaque de croissance de rat et il a été démontré qu’ils favorisaient une réparation accrue du tissu cartilagineux et montraient une dégradation complète à 28 jours in vivo. En raison de leur faible coût, de leur grande commodité et de leur facilité de fabrication avec des matériaux cytocompatibles, ces microgels de chitosane présentent une technologie passionnante et unique en ingénierie tissulaire.

Introduction

La plaque de croissance, également connue sous le nom de physis, est la structure cartilagineuse située à l’extrémité des os longs qui médie la croissance chez les enfants. Si la plaque de croissance se blesse, un tissu de réparation connu sous le nom de « barre osseuse » peut se former, ce qui interrompt la croissance normale et peut provoquer des défauts de croissance ou des déformations angulaires. Les données épidémiologiques ont montré que 15% à 30% de toutes les blessures squelettiques infantiles sont liées à la plaque de croissance. La formation de barres osseuses se produit dans jusqu’à 30% de ces blessures, ce qui fait des lésions de la plaque de croissance e....

Protocole

Toutes les procédures animales ont été approuvées par le comité institutionnel de soins et d’utilisation des animaux de l’Université du Colorado à Denver. Des rats Sprague-Dawley mâles âgés de 6 semaines ont été utilisés pour la présente étude. Le modèle de blessure à la plaque de croissance du rat a été créé à la suite d’un rapport³⁰ publié précédemment.

1. Préparation du polymère chitosane

1. Obtenir du chitosane purifié et lyophilisé de faible poids moléculaire (LMW) à partir de sources disponibles dans le commerce (voir tableau des matériaux).
2. Ajouter 495 mL d’ea....

Résultats

La fabrication réussie de microgels de chitosane repose sur la réaction de réticulation entre la genipine et le chitosane, impliquant spécifiquement les amines sur les chaînes de polymères de chitosane. Contrairement à d’autres techniques de fabrication de microgels, cette méthode ne nécessite pas d’émulsions ou de rinçages au solvant et peut être rapidement et facilement réalisée avec un équipement peu coûteux. Un indicateur caractéristique de la fabrication réussie de microgels est le changement de couleur distinct du .......

Discussion

Les microgels ont fait l’objet de nombreuses recherches ces dernières années en raison de leur haut niveau d’applicabilité à diverses fins, telles que l’administration de médicaments ou l’encapsulation cellulaire⁹. La facilité de fabrication de constructions de biomatériaux à micro-échelle est d’une importance significative dans l’ingénierie tissulaire, car elle permet aux chercheurs de développer des stratégies à base d’hydrogel à une taille et à une échelle de temps spécifiques. Cependant, la pl.......

Matériaux

Liste des matériaux utilisés dans cet article

Nom	Entreprise	Numéro de catalogue	Commentaires
Acide acétique	SigmaAldrich	AX0073
BD Seringue Luer-Lock	Fisher Scientific	14-823-16E
Bü ; Entonnoir	Fisher Scientific	FB966F	100 mm de diamètre
Chitosane (faible poids moléculaire)	SigmaAldrich	448869	75-80 % de désacétylation
Dialyse Membrane Tubing	Fisher Scientific	08-670-5C	3500 MWCO
	Ethanol SigmaAldrich	493538
Genipin	SigmaAldrich	G4796
Heracell 150i	Incubateur ThermoFisher	50116047
Parafilm	Fisher Scientific	13-374-12
Humain recombinant SDF-1a	Peprotech	300-28A
Humain recombinant TGF-b3	Peprotech	100-36E
Whatman Papier Filtre Grade 540	SigmaAldrich	Z241547	8 mm taille de
pores Whatman Papier Filtre Grade 541	SigmaAldrich	WHA1541055	22 mm taille des pores
Whatman Papier filtre Grade 542	SigmaAldrich	WHA1542185	2,7 mm taille des pores
Tamis en treillis métallique	McMaster-Carr	9317T86	n° 100 maille