Des ingénieurs du MIT ont mis au point une conception technique des tissus qui peut permettre une amplitude de mouvement flexible des tendons et des muscles blessés pendant la guérison. L’équipe a mis au point de petites bobines recouvertes de cellules vivantes, qui pourraient servir d’échafaudages extensibles pour réparer les tendons et les muscles endommagés. Les bobines sont fabriquées à partir de centaines de milliers de nanofibres biocompatibles, étroitement tordues en bobines ressemblant à des cordes nautiques miniatures.
Les chercheurs ont enduit le fil de cellules vivantes qui se développent naturellement et s’alignent le long du fil, selon des motifs similaires à ceux du tissu musculaire. Les chercheurs ont découvert que la configuration en spirale du fil permettait de maintenir les cellules en vie et en croissance, même si l’équipe avait étiré et plié le fil plusieurs fois.
À l’avenir, les chercheurs envisagent que les médecins puissent tapisser les tendons et les muscles endommagés des patients avec ce nouveau matériau flexible, qui serait recouvert des mêmes cellules qui constituent le tissu lésé. L’étirement du «fil» pourrait aider à maintenir l’amplitude de mouvement du patient pendant que de nouvelles cellules continuent à se développer pour remplacer le tissu blessé.
Le nouveau fil de nanofibres a été inspiré en partie par des travaux antérieurs sur les membranes de homard, où les chercheurs ont découvert que le sous-ventre à la fois solide et extensible du crustacé était dû à une structure stratifiée, semblable à du contreplaqué. Chaque couche microscopique contient des centaines de milliers de nanofibres, toutes alignées dans la même direction, selon un angle légèrement décalé par rapport à la couche située juste au-dessus et au-dessous. L’alignement précis des nanofibres rend chaque couche individuelle hautement extensible dans la direction dans laquelle les fibres sont disposées
L’équipe s’est tournée vers les muscles et les tendons pour trouver l’inspiration, et a constaté que les tissus sont constitués de brins de fibres protéiques alignées, enroulés ensemble pour former des hélices microscopiques, le long desquelles se développent les cellules musculaires. Il s’avère que, lorsque les bobines de protéines s’étirent, les cellules musculaires tournent simplement, comme de minuscules morceaux de papier de soie collés sur un papier glissant.
Pour reproduire cette structure naturelle, extensible et protectrice des cellules en tant que tissu artificiel, l’équipe a d’abord créé des centaines de milliers de nanofibres alignées, en utilisant l’électrofilage . Dans ce cas, il a généré des nanofibres à partir de matériaux biocompatibles tels que la cellulose.
L’équipe a ensuite regroupé des fibres alignées et les a tordues lentement pour former d’abord une spirale, puis une bobine encore plus serrée, ressemblant finalement à du fil et mesurant environ un demi-millimètre de large. Enfin, ils ont ensemencé des cellules vivantes le long de chaque enroulement, y compris des cellules musculaires, des cellules souches mésenchymateuses et des cellules cancéreuses du sein.
À l’avenir, le groupe envisage de fabriquer des bobines similaires à partir d’autres matériaux biocompatibles tels que la soie, qui pourraient éventuellement être injectés dans un tissu lésé. Les bobines pourraient constituer un échafaudage temporaire flexible pour la croissance de nouvelles cellules. Une fois que les cellules ont réussi à réparer une blessure, l’échafaudage peut se dissoudre.
Cette recherche a été financée en partie par le MIT Research Support Fund.
Source: http://news.mit.edu – 23/04/19
Image: Felice Frankel