Une image rendue du bioréacteur de corde vocale pour tester les hydrogels. Crédit : Zixin He
Des scientifiques de l’Université McGill développent un nouveau biomatériau pour la réparation des plaies.
En combinant leurs connaissances en chimie, physique, biologie et ingénierie, des scientifiques de l’Université McGill développent un biomatériau suffisamment résistant pour réparer le cœur, les muscles et les cordes vocales, ce qui représente une avancée majeure en médecine régénérative.
« Les personnes qui se remettent de lésions cardiaques sont souvent confrontées à un voyage long et difficile. La guérison est difficile en raison des mouvements constants que les tissus doivent supporter lorsque le cœur bat. Il en est de même pour les cordes vocales. Jusqu’à présent, il n’y avait pas de matériau injectable assez puissant pour le travail », explique Guangyu Bao, doctorant au Département de génie mécanique de l’Université McGill.
L’illustration montre l’utilisation d’hydrogel injectable comme implant pour combler une plaie et restaurer la voix. Crédit : Sepideh Mohammadi
L’équipe, dirigée par le professeur Luc Mongeau et le professeur adjoint Jianyu Li, a développé un nouvel hydrogel injectable pour la réparation des plaies. L’hydrogel est un type de biomatériau qui permet aux cellules de vivre et de se développer. Une fois injecté dans le corps, le biomatériau forme une structure stable et poreuse permettant aux cellules vivantes de se développer ou de traverser pour réparer les organes lésés.
« Les résultats sont prometteurs et nous espérons qu’un jour le nouvel hydrogel sera utilisé comme implant pour restaurer la voix des personnes dont les cordes vocales sont endommagées, par exemple les survivants du cancer du larynx », déclare Guangyu Bao.
Le flux, imitant le sang dans le corps humain, traverse des hydrogels de 6 centimètres de long dans le bioréacteur des cordes vocales pendant les tests. Crédit : Guangyu Bao
Le mettre à l’épreuve
Les scientifiques ont testé la durabilité de leur hydrogel dans une machine qu’ils ont développée pour simuler la biomécanique extrême des cordes vocales humaines. Vibrant à 120 fois par seconde pendant plus de 6 millions de cycles, le nouveau biomatériau est resté intact tandis que d’autres hydrogels standard se sont fracturés en morceaux, incapables de supporter le stress de la charge.
«Nous étions incroyablement excités de voir que cela fonctionnait parfaitement lors de notre test. Avant nos travaux, aucun hydrogel injectable ne possédait à la fois une porosité et une ténacité élevées. Pour résoudre ce problème, nous avons introduit un polymère porogène dans notre formule », explique Guangyu Bao.
Les chercheurs ont testé trois hydrogels différents à l’aide du bioréacteur à cordes vocales. Alors que le nouvel hydrogel est resté stable, les deux hydrogels standards, qui représentent la plupart des hydrogels injectables existants, n’ont pas survécu au test. Crédit : Sareh Taheri
L’innovation ouvre également de nouvelles voies pour d’autres applications telles que l’administration de médicaments, l’ingénierie tissulaire et la création de tissus modèles pour le criblage de médicaments, selon les scientifiques. L’équipe cherche même à utiliser la technologie de l’hydrogel pour créer des poumons à tester COVID-19[feminine médicaments.
« Notre travail met en évidence la synergie de la science des matériaux, du génie mécanique et de la bio-ingénierie dans la création de nouveaux biomatériaux aux performances sans précédent. Nous sommes impatients de les traduire en clinique », a déclaré le professeur Jianyu Li, titulaire de la Chaire de recherche du Canada sur les biomatériaux et la santé musculo-squelettique.
Le bioréacteur de cordes vocales simule la biomécanique des cordes vocales pour tester les hydrogels. Crédit : Guangyu Bao
Référence : « Injectable, Pore-Forming, Perfusable Double-Network Hydrogels Resilient to Extreme Biomechanical Stimulations » par Sareh Taheri, Guangyu Bao, Zixin He, Sepideh Mohammadi, Hossein Ravanbakhsh, Larry Lessard, Jianyu Li et Luc Mongeau, 22 novembre 2021, Sciences avancées.
DOI : 10.1002 / adv.202102627
