Projet ANR-12-BS09-0026 – IONIBIOGEL : Hydrogels injectables bioactifs et liquides ioniques
Programme : Blanc - SIMI 9 - Sciences de l'Ingénierie, Matériaux, Procédés, Energie (Blanc SIMI 9) 2012
Année de financement : 2012
Coordinateur du projet : Madame Sylvia Colliec-Jouault (Biotechnologie et Molécules Marines)
Partenaires : Laboratoire de Biotechnologie et Molécules Marines; Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel; Laboratoire d'Ingénierie Osteo-Articulaire et Dentaire
Montant : 461886.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : La médecine régénérative s’oriente aujourd’hui vers le développement de techniques chirurgicales de moins en moins invasives dans le but de réduire la morbidité et la durée d’hospitalisation. Cette recherche d’une chirurgie mini-invasive a motivé le développement de matrices injectables pour l’ingénierie tissulaire du cartilage et osseuse. Ces matrices injectables doivent également pouvoir prendre en masse une fois implantées, acquérir la forme désirée et présenter des propriétés mécaniques en relation avec le tissu à réparer. Des polymères ayant un fort pouvoir viscosifiant dans l’eau peuvent servir à réaliser des hydrogels par réticulation physique, ionique ou covalente. Dans ce cas, ils forment de véritables réseaux macromoléculaires en 3D comparables à la matrice extracellulaire (MEC). Notre domaine actuel de recherche est la régénération des tissus squelettiques comme l’os et le cartilage. Nous développons des hydrogels, biomatériaux à base de biopolymères, supports pour l’ingénierie tissulaire afin de réaliser de la médecine régénérative. Le cartilage étant non vascularisé, sa régénération nécessite également des approches spécifiques d’ingénierie tissulaire. Le projet IONIBIOGEL se propose de développer une chimie innovante sur des biopolymères et plus précisément des polysaccharides dans un milieu particulier, les liquides ioniques. Un hydrogel injectable à base de cellulose portant des groupes siloxanes a été développé et breveté (HPMC-Si) par un des partenaires de ce projet. Des études récentes menées par les partenaires du projet IONIBIOGEL ont montré que l’incorporation de polysaccharides marins modifiés dans l’hydrogel HPMC-Si améliorait considérablement les propriétés mécaniques et biologiques de cet hydrogel. En effet ces polysaccharides marins peuvent moduler différentes activités biologiques notamment grâce à leur interaction avec les facteurs de croissance (crinopexie). Le degré de sulfatation ainsi que la position de ces groupements sulfatés sur le polysaccharide sont des paramètres clés pour l’activité biologique. Nous proposons de modifier différents polysaccharides (cellulose et polysaccharides marins) pour construire de nouveaux hydrogels complexes et ainsi de mettre en place de nouveaux procédés de modification des polysaccharides par l’utilisation de liquides ioniques, classe de solvants en pleine expansion et naissante dans le domaine des matériaux. Les modifications ciblées sont la dépolymérisation, la fonctionnalisation par greffage de groupements siloxane et/ou sulfate. Ces constructions complexes hybrides permettront de comprendre le rôle de différents paramètres de la MEC sur l’activité des cellules en modélisant leur environnement tridimensionnel et d’observer leur multiplication, leur mobilité et leur différenciation. Ce projet nous permettra d’élaborer des stratégies pour la conception de MEC adaptées pour des indications spécifiques d’ingénierie tissulaire ostéo-articulaire. De plus la réalisation de modèles in vivo donnera des connaissances approfondies sur les processus cellulaires à l’échelle macro- et nano-métrique et sur la régénération tissulaire.