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Les plaies chroniques, souvent liées à une inflammation excessive, nécessitent une prise en charge rapide pour prévenir des complications graves telles que les infections et la nécrose des tissus, qui peuvent entraîner des amputations. Malgré les progrès, les traitements actuels restent coûteux, peu pratiques, ont des effets secondaires et ont une efficacité limitée, ce qui souligne la nécessité de plus de pansements curatifs 1,2,3. Le développement d’une nouvelle génération de pansements spécialement conçus pour les plaies chroniques est essentiel pour relever ces défis. De plus, la nature complexe de la cicatrisation des plaies exige des matériaux de pansement dotés d’une gamme de propriétés, notamment l’hydratation, la flexibilité, l’adhérence, la bioactivité et la biodégradabilité4. Cette étude vise à développer un pansement bio-conçu qui intègre des vésicules extracellulaires (VE) avec un échafaudage bio-imprimé en 3D pour fournir un environnement thérapeutique contrôlé et accélérer la cicatrisation des plaies chroniques.
Les VE dérivées des cellules souches aident à la cicatrisation chronique des plaies en favorisant les réponses anti-inflammatoires, la croissance cellulaire, la migration et la formation de vaisseaux sanguins5. De plus, les VE peuvent délivrer des molécules bioactives, y compris des médicaments à petites molécules, des constructions de gènes et de protéines pour la gestion des plaies chroniques6. De plus, leur capacité à protéger la cargaison de la dégradation enzymatique améliore la stabilité et la biodisponibilité des agents thérapeutiques, offrant des avantages distincts par rapport aux facteurs de croissance conventionnels et aux médicaments à petites molécules, qui se dégradent souvent rapidement in vivo7. Malgré ces avantages, l’administration efficace et durable de VE aux tissus cibles reste un défi important.
Les échafaudages de bio-impression 3D peuvent servir de plate-forme d’administration aux VE pour renforcer leurs effets thérapeutiques8. Ces échafaudages imitent les environnements cellulaires naturels et permettent la libération contrôlée des VE 9,10. Ils protègent également les VE de la dégradation, améliorant ainsi la stabilité de leurs microARN et protéines11. Han et al. ont démontré que les VE peuvent être efficacement libérés à partir d’échafaudages GelMA bio-imprimés en 3D. Cette libération a conduit à une meilleure fixation cellulaire et à une expression génique accrue liée aux voies de mécanotransduction dans les cellules souches mésenchymateuses du coussinet adipeux buccal humain (hBFP-MSCs) ensemencées sur les échafaudages12. Born et al., en optimisant la concentration de l’agent de réticulation, ont obtenu une libération contrôlée des VE. Cette approche a démontré son efficacité dans la promotion de l’angiogenèse et offre une méthode prometteuse pour l’administration régulée des VE13.
La bio-impression 3D à gaine centrale permet de créer des structures complexes et multi-matériaux en imprimant un matériau de base enveloppé dans une gaine. Le noyau peut inclure des cellules, des facteurs de croissance ou des médicaments, tandis que la gaine offre un soutien mécanique et une protection ou agit comme une barrière. Cette méthode a des applications dans l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative, telles que le développement de réseaux vasculaires, l’imitation de structures tissulaires naturelles et la création de systèmes d’administration de médicaments. Il permet un contrôle précis de la distribution et de la composition des matériaux, améliorant ainsi la fonctionnalité et la pertinence biologique des constructions. Par rapport aux techniques alternatives, la bio-impression 3D à gaine de noyau offre un contrôle précis de la distribution et de la composition des matériaux, améliorant ainsi la fonctionnalité et la pertinence biologique des constructions14,15.
La dégradation artificielle des pansements offre des avantages tels que la réduction de l’inconfort lors des changements, un environnement humide pour la cicatrisation et le contrôle des infections, une administration thérapeutique rapide et une régénération optimale des tissus 16,17,18. Les hydrogels d’alginate (Alg) et de carboxyméthylcellulose (CMCh) sont biocompatibles et efficaces pour délivrer des vésicules extracellulaires (VE) aux plaies, améliorant la cicatrisation grâce à la communication cellulaire et à la réduction de l’inflammation18. Dans cette étude, les VE ont été intégrés dans un noyau d’Alg, tandis qu’une gaine de CMCh et d’AlgLyase (AlgLyase) a été utilisée pour permettre une dégradation rapide du pansement et la livraison des VE. Cette conception de gaine centrale facilite la libération rapide des VE en réponse à la dégradation de l’échafaudage, améliorant ainsi leur efficacité thérapeutique et remédiant aux limites des traitements existants des plaies chroniques. L’objectif principal de cette étude est de développer un pansement bio-conçu qui améliore la cicatrisation des plaies en intégrant la libération contrôlée des VE avec un échafaudage dégradable réactif, améliorant ainsi les résultats du traitement des plaies chroniques.