Hydrogels de collagène
Les hydrogels de collagène agissent comme une structure tridimensionnelle biologiquement compatible, similaire à celle du tissu natif, ce qui facilite le développement du tissu modifié. Le collagène, le composant principal de ces gels, est une protéine de la matrice extracellulaire présente dans le tissu conjonctif. Et est utilisé pour fabriquer des hydrogels qui sont des réseaux de polymères 3D composés principalement d’eau. Cette vidéo présentera le rôle physiologique du collagène, une procédure d’isolement et de traitement du collagène de la peau porcine, la fabrication d’hydrogels à partir de la protéine purifiée, et enfin quelques applications pour l’utilisation de ces hydrogels de collagène.
Dans la matrice extracellulaire des tissus conjonctifs, il existe des cellules spécifiques responsables de la majorité de la fabrication du collagène appelées fibroblastes. Ces cellules synthétisent de longues chaînes polypeptidiques rigides. Qui, sont assemblés en polymères tri-hélicoïdaux individuels appelés molécules de collagène. Les molécules de collagène sont ensuite regroupées en fibrilles plus épaisses et plus grosses. Qui sont ensuite encore plus groupées en fibres plus grandes pour assurer l’intégrité structurelle de la matrice extracellulaire pour les diverses charges mécaniques qu’elle peut subir. Différentes configurations de collagène sont produites en fonction des besoins mécaniques de tissus spécifiques. Le tissu osseux, par exemple, utilise un réseau intense de fibres très compact afin de résister aux charges mécaniques. Cependant, d’autres tissus, comme la paroi intestinale, utilisent une structure plus dispersée. Une fois extrait du tissu conjonctif, le polymère de collagène peut être utilisé pour créer divers matériaux. Parce que le collagène est un polymère hydrophile, il est très absorbant. Ainsi, il peut former un hydrogel, qui est un réseau polymère qui contient jusqu’à 90% d’eau. Ces réseaux polymères sont formés par réticulation de chaînes polymères individuelles selon diverses méthodes. Tels que les réticulants chimiques, la chaleur ou la lumière UV. Le degré de réticulation affecte les propriétés mécaniques de l’hydrogel. Ainsi, permettant à ces matériaux d’être utilisés dans une large gamme d’applications. Maintenant que les principes des hydrogels de collagène ont été expliqués, examinons comment le collagène est extrait de la peau porcine et utilisé pour créer un hydrogel.
Pour commencer le traitement du collagène à partir d’un échantillon cutané, rincez-le d’abord à l’eau distillée glacée, puis utilisez une crème dépilatoire pour l’épilation de la laine, de la fourrure ou des poils. À l’aide d’une lame de rasoir à un seul tranchant, grattez l’échantillon du tissu conjonctif et de la graisse et rincez-le une fois de plus à l’eau glacée. Coupez ensuite l’échantillon de peau en morceaux au centimètre carré. Pour retirer le matériau solubilisé non collagène, pesez d’abord 5 grammes de carrés dermiques par tube conique de 50 millilitres, puis ajoutez 30 millilitres d’acétate de sodium 0,5 molaire glacé à chaque échantillon. Mélangez ensuite les tubes dans un homogénéisateur de paillasse. Après une minute, jeter le surnageant et mélanger à nouveau les échantillons dans de l’acétate de sodium plus glacé pour un total de sept cycles de lavage. Après le dernier lavage, rincez l’échantillon dans de l’eau distillée glacée et mélangez-le une fois de plus pour éliminer l’acétate de sodium résiduel. Comprimez ensuite l’échantillon contre le tube pour éliminer l’excès de liquide et transférez chaque échantillon cutané de 5 grammes traité dans des tubes coniques frais de 50 millilitres. Pour extraire le collagène, lavez l’échantillon deux fois dans 2 millilitres de.075 Tampon molaire de citrate de sodium par gramme d’échantillon. Jeter les surnageants et comprimer les échantillons après chaque lavage préalablement démontré. Après le deuxième lavage, ajoutez une aliquote fraîche de tampon citrate de sodium, puis effectuez six cycles d’agitation séquentiels sans retirer le tampon entre chaque cycle. Maintenant, transférez les surnageants dans des tubes de collecte individuels et ajoutez un millilitre supplémentaire de.075 Tampon molaire de citrate de sodium par gramme d’échantillon avant d’effectuer un cycle d’agitation final. Ensuite, centrifuger à nouveau le surnageant dans un dispositif de filtre centrifuge pour purifier le collagène extrait. Enfin, stockez le collage purifié à 4 degrés Celsius.
Maintenant que le collagène a été purifié, un hydrogel de collagène peut être fabriqué et peuplé de cellules pour former une construction tissulaire d’ingénierie. Pour commencer, mélangez soigneusement le collagène cutané purifié dans un tube conique. Ensuite, ajoutez les cellules immédiatement à la solution de collagène et placez-la sur de la glace. Pipeter le mélange glacé dans une surface stérile, traitée sans culture tissulaire, pour minimiser la fixation et la croissance des cellules en dehors du gel de collagène. Utilisez une pointe de pipette pour étaler uniformément la solution. Laisser polymériser le gel à température ambiante pendant environ 10 à 15 minutes. Ensuite, couvrez les gels et déplacez-les dans un incubateur à 37 degrés Celsius pendant 60 minutes supplémentaires pour terminer la polymérisation. Lors de la polymérisation, le gel deviendra opaque. Une fois polymérisé, ajoutez deux à trois millilitres de milieu. Ensuite, l’hydrogel peuplé est prêt à être utilisé dans les études de culture tissulaire.
Maintenant que vous avez appris à construire des hydrogels de collagène, examinons quelques applications pratiques de ces matériaux. Les hydrogels de collagène sont souvent utilisés pour imiter les tissus indigènes, comme indiqué ici. Cependant, des changements dans l’organisation des fibres de collagène peuvent se produire dans les tissus naturels. Résultant en des structures alignées. En conséquence, les matrices de collagène d’ingénierie peuvent être construites dans des configurations aléatoires ou alignées. Les hydrogels de collagène sont souvent utilisés comme échafaudages tissulaires pour le développement de tissus artificiels. En fournissant une structure tridimensionnelle personnalisée pour les cellules à habiter, la matrice de collagène est ensuite réorganisée pour imiter la structure et la fonction du tissu réel. Par exemple, les échafaudages peuvent être assis avec des ostéoblastes, les cellules responsables de la formation osseuse, pour réorganiser la matrice afin de ressembler davantage à la structure et à la fonction du tissu osseux natif.
Vous venez de regarder l’introduction de Jove aux hydrogels de collagène. Vous devez maintenant comprendre la structure du collagène, comment il est isolé et la fabrication d’hydrogels de collagène en plus de ses diverses applications dans le domaine de la bioingénierie. Merci d’avoir regardé!
