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Pour étudier le comportement coopératif complexe des cellules dans les constructions 3D, les plates-formes d’échafaudage doivent montrer des performances constantes en termes de reproductibilité, avoir une géométrie appropriée pour la migration cellulaire et, en même temps, permettre une certaine flexibilité en termes d’altération des paramètres pour étudier leur influence sur le tissu vivant1. Au cours des dernières années, le concept de particules recuites macroporeuses (MAP), décrit pour la première fois par Segura et al., s’est développé en une plate-forme efficace et polyvalente pour la production d’échafaudages 3D2. La composition sur mesure des microgels, qui sont les éléments constitutifs de l’échafaudage 3D final, prédéfinit des propriétés telles que la rigidité de la construction, la réactivité chimique sélective du réseau de gel et la taille finale des pores de l’échafaudage 2,3,4,5,6. Les peptides adhésifs cellulaires en tant que signaux pour les interactions échafaudage-cellule sont incorporés dans le réseau polymère des microgels pour permettre la fixation cellulaire et peuvent être modifiés pour étudier leurs effets spécifiques sur les cellules en culture. Les échafaudages 3D sont stabilisés par interconnexion des microgels injectables recuits grâce à des liaisons covalentes ou supramoléculaires, ce qui donne des constructions robustes et définies pour la culture cellulaire 2,3,5,7,8.
La microfluidique s’est imposée comme l’une des méthodes les plus précises et les plus adaptables pour la préparation d’hydrogels granulaires définis9. La possibilité de produire de plus grandes quantités des blocs de construction requis dans un processus continu tout en maintenant leur monodispersité chimique, mécanique et physique contribue considérablement à la pertinence de ce processus. De plus, la taille et la forme des microgels produits peuvent être manipulées par diverses méthodes telles que les émulsions discontinues, la microfluidique, la lithographie, la pulvérisation électrodynamique ou la fragmentation mécanique, qui déterminent la géométrie des blocs de construction et, par conséquent, la structure 3D de l’échafaudage final 1,10.
Récemment, le concept d’échafaudages 3D macroporeux composés de tiges de microgel fonctionnalisées qui s’interconnectent rapidement dans des solutions aqueuses sans autres additifs a été rapporté11. L’anisotropie des tiges de microgel a entraîné des porosités et des distributions de pores plus élevées avec des tailles de pores plus grandes par rapport à l’utilisation de microgels sphériques dans cette étude11. De cette façon, moins de matériau crée des pores plus grands avec une variété de géométries de pores différentes tout en maintenant la stabilité de l’échafaudage 3D. Le système se compose de deux types de tiges de microgel avec des groupes fonctionnels primaires complémentaires d’amine et d’époxy qui sont consommés dans la réaction d’interconnexion lorsqu’ils entrent en contact les uns avec les autres. Les groupes fonctionnels qui ne participent pas au processus d’interconnexion restent actifs et peuvent être utilisés pour une post-modification sélective avec des peptides adhésifs cellulaires ou d’autres facteurs bioactifs. Les cellules fibroblastiques se fixent, se propagent et prolifèrent lorsqu’elles sont cultivées à l’intérieur des échafaudages 3D, se développant d’abord sur la surface du microgel et remplissant la plupart des macropores après 5 jours. Une étude préliminaire de co-culture de fibroblastes humains et de cellules endothéliales veineuses ombilicales humaines (HUVEC) a montré des résultats prometteurs pour la formation de structures en forme de vaisseaux dans les échafaudages 3D interconnectés11.