Une équipe de chercheurs de Singapour a rapporté le développement d’un échafaudage imitant la peau en alignant parallèlement des nanofibres composées d’un mélange de polycaprolactone (PCL) et de gélatine qui améliore la cicatrisation des plaies. Leurs recherches ont récemment été publiées dans Matériaux fibreux avancés.
Lorsque la peau est blessée, la guérison peut prendre un certain temps, selon le niveau de blessure. Les bactéries présentes dans la flore cutanée ou d’origine externe migrent vers les sites lésés et leur présence accrue retarde le processus de cicatrisation. Les plaies infectées mettent souvent plusieurs semaines à cicatriser.
Les bactéries émergentes multirésistantes (MDR) alourdissent encore le fardeau sanitaire des soins des plaies et représentent un problème de santé majeur. La gestion des plaies coûte des milliards de dollars chaque année dans le monde. De plus, la cicatrisation retardée des plaies ajoute à la souffrance de nombreuses personnes et à leur bien-être.
Dans le but d’accélérer le processus de cicatrisation, les chercheurs ont préparé un nouveau pansement composite. Ils ont utilisé deux ingrédients de base : le PCL, qui est un polyester biodégradable, et la gélatine, une protéine biodégradable fabriquée à partir de collagène dénaturé. Ils ont appliqué la méthode d’électrofilage pour fabriquer des fibres en PCL/Gélatine.
Ils ont ensuite incorporé un polymère poly(acide aminé) naturel compatible avec la peau, appelé ε-polylysine, dans l’échafaudage fibreux. Les chercheurs ont déjà établi d’excellentes propriétés anti-infectieuses à large spectre de l’ε-polylysine. De plus, ils ont montré que l’ε-polylysine améliore la motilité des cellules de la peau – fibroblastes dermiques et kératinocytes.
« L’idée d’ajouter de l’ε-polylysine aux échafaudages nanofibreux était d’empêcher la colonisation bactérienne sur le site lésé. Nous avons mis à profit notre expérience dans la conception de nanofibres antimicrobiennes durables. Le pansement composite nanofibreux a empêché l’infection bactérienne et accéléré efficacement la cicatrisation des plaies. C’est principalement parce que le Le matériau électrofilé imitait la structure et les propriétés de la peau naturelle, fournissant un microenvironnement approprié sur le lit de la plaie », a déclaré le Dr Rajamani Lakshminarayanan, Singapore Eye Research Institute (SERI), l’un des principaux chercheurs de l’étude.
Pour augmenter encore la résistance mécanique, la robustesse et la durabilité des échafaudages, les chercheurs ont réticulé les échafaudages fibreux à l’aide d’un produit chimique appelé chlorhydrate de dopamine. Les pansements fabriqués à partir de ces fibres étaient lisses, continus et sans billes, avec un diamètre moyen qui soutient les cellules de la peau. De plus, les tapis nanofibreux étaient hautement hydrophiles, ce qui est crucial pour améliorer l’adhésion, la polarisation, la migration et donc le pansement des cellules dermiques.
« En contrôlant la vitesse du collecteur à tambour rotatif du système d’électrofilage, nous avons pu régler l’alignement des fibres », a déclaré M. Erfan Rezvani Ghomi, titulaire d’un doctorat. étudiant à l’Université nationale de Singapour (NUS) et premier auteur de l’article.
« L’alignement des fibres des échafaudages a amélioré leur résistance à la traction et leur hydrophilie, c’est-à-dire la création d’un environnement humidifiant, une caractéristique souhaitable du pansement qui peut absorber l’excès de liquide de la plaie permettant une meilleure croissance, prolifération et migration des cellules. »
Les chercheurs ont expérimenté différentes topologies de nanofibres électrofilées à l’aide du système de culture cellulaire in vitro. Lorsque les chercheurs ont disposé les fibres dans une topologie parallèle, ils ont pu augmenter la prolifération cellulaire et le mouvement des cellules dans le sens de l’alignement, tandis que les fibres à topologie aléatoire ont ralenti la motilité cellulaire.
La matrice extracellulaire est constituée de structures fibreuses à travers lesquelles les cellules de la peau se déplacent.
« Si nous créons et appliquons une structure similaire sur le tissu lésé, cela fournira un microenvironnement favorable, soutiendra le mouvement des cellules et améliorera ainsi la cicatrisation des plaies. des plaies et donnent l’espoir que de nouveaux et meilleurs pansements pourraient être développés pour améliorer la cicatrisation. Nous poursuivons nos efforts de recherche et développons activement de nouvelles conceptions d’échafaudage adaptées à la régulation de l’inflammation dans les plaies », a déclaré le professeur adjoint Navin Verma, Nanyang Technological University Singapore (NTU ), l’un des PI principaux de l’étude.
« Une technique simple d’électrofilage a été utilisée dans les travaux en cours pour créer un pansement. L’industrie du soin des plaies recherche ce type de matériaux innovants issus de la bio-ingénierie. Une prochaine étape simple serait d’ajouter plus de fonctionnalités à ce matériau fibreux hautement aligné, comme les anti-inflammatoires. propriétés », a déclaré le professeur Seeram Ramakrishna, NUS.
Bien que divers pansements à base d’hydrogels et d’autres matériaux chargés d’agents bioactifs aient été développés pour la cicatrisation des plaies, l’efficacité de ces pansements était limitée à leur composition. Mais un aspect important concernant l’influence biologique de la structure et de la topographie est moins étudié.
Professeur SC Kundu, coordinateur de recherche et ancien président de l’Espace européen de la recherche, Institut de recherche sur les biomatériaux, les biodégradables et le biomimétique, au siège de l’Institut européen d’excellence en génie tissulaire et en médecine régénérative, Université de Minho, Portugal, qui n’a pas participé à la étude, a déclaré: « Les conceptions de fabrication de fibres nous aideront à améliorer les traitements, ce qui procurerait de meilleurs avantages aux patients blessés. Une cicatrisation rapide des plaies est particulièrement souhaitée dans le cas de plaies chroniques ou de brûlures graves. Mais des recherches supplémentaires doivent être menées. »
Soulignant l’importance des travaux en cours, l’équipe de recherche a déclaré : « Notre étude offre un cadre général pour les recherches futures, et nous commençons à explorer les opportunités. Nous cherchons maintenant à développer cette technique à l’étape suivante qui pourrait jeter les bases pour de nouvelles approches dans le traitement de la réparation des plaies. »
Plus d’information:
Erfan Rezvani Ghomi et al, Échafaudages PCL / gélatine alignés par électrofilage imitant l’ECM de la peau pour des pansements antimicrobiens efficaces, Matériaux fibreux avancés (2022). DOI : 10.1007/s42765-022-00216-w
Fourni par Nanyang Technological University Singapore