Dans une nouvelle étude, des chercheurs du Karolinska Institutet montrent que les hydrogels de protéines de soie d’araignée recombinantes présentent de nombreuses caractéristiques intéressantes. Ils permettent l’encapsulation des cellules et molécules bioactives par simple incubation à 37°C. Ils sont transparents, ce qui permet le suivi des cellules encapsulées, et le réseau fibrillaire imite celui de la matrice extracellulaire. Les propriétés mécaniques de ces hydrogels correspondent à celles de différents tissus, et les gels peuvent être utilisés pour la libération continue de médicaments.
Si elle est fabriquée à partir de protéines produites chez des hôtes hétérologues, la soie d’araignée artificielle est un biomatériau prometteur. Des chercheurs du Département des biosciences et de la nutrition du Karolinska Institutet ont précédemment mis au point une méthode de production biomimétique de soie d’araignée, qui permet la production de protéines et de fibres artificielles de soie d’araignée, sans impliquer de solvants organiques agressifs.
Cela a été rendu possible par la conception d’une petite protéine de soie d’araignée (spidroïne). Un gros avantage de cette mini-spidroïne est qu’elle peut être produite en grande quantité (14,5 g de protéines purifiées par litre de culture dans des bioréacteurs) et qu’il est possible de la purifier dans un processus semi-automatisé.
Récemment, l’équipe a découvert que les mini-spidroïnes recombinantes forment des hydrogels en quelques minutes, si elles sont incubées à 37°C, c’est-à-dire sans l’utilisation d’agents de réticulation. La plage de température et de temps pour la formation de gel est compatible avec la plupart des agents bioactifs et des cellules vivantes, et les gels sont composés d’un réseau fibrillaire de taille nanométrique, ouvrant des possibilités de développement d’un nouveau système d’hydrogel pour la culture cellulaire et l’ingénierie tissulaire.
Réglable pour correspondre à différents tissus
Les chercheurs Tina Arndt et Urmimala Chatterjee, montrent dans leur nouvelle étude, publiée dans Matériaux fonctionnels avancés que les cellules souches mésenchymateuses fœtales humaines peuvent être encapsulées dans ces hydrogels, après quoi elles présentent une survie et une viabilité élevées. Fait intéressant, les propriétés mécaniques des hydrogels peuvent être ajustées en modifiant la concentration en protéines pour correspondre à celles de différents tissus, par exemple, les muscles et le cartilage.
De plus, des mélanges de protéines de soie d’araignée recombinantes et de protéines fluorescentes vertes (GFP) forment des gels, à partir desquels la GFP fonctionnelle est progressivement libérée, indiquant que les molécules bioactives, facilement incluses dans les gels, maintiennent leur activité et peuvent diffuser à travers le gel. Cela signifie que les hydrogels ont des applications potentielles dans l’administration de médicaments.
Dans le même ordre d’idées, les cellules ARPE-19 encapsulées sont viables et produisent en continu la progranuline du facteur de croissance, qui est libérée des cellules, puis diffuse à travers l’hydrogel et est détectée dans le milieu de culture cellulaire au cours de la période d’étude de 31 jours.
Plus d’information:
Tina Arndt et al, Hydrogels de protéines de soie d’araignée recombinants réglables pour la libération de médicaments et la culture cellulaire 3D, Matériaux fonctionnels avancés (2023). DOI : 10.1002/adfm.202303622