3D BioP - Tissus périnataux au service de la bio-impression

3D BioP - Perinatal tissues and bio-printing

• Auteur / Autrice : Anaïs Lavrand
• Direction : Halima Kerdjoudj
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2023
• Etablissement(s) : Reims
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences Fondamentales et Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BIOS - Biomatériaux et Inflammation en site osseux

Mots clés

Mots clés libres

Tissus périnataux

Polyphénols

Médecine régénératrice

Hydrogels

Bio-impression 3D

Regenerative medicine

Polyphenols

Hydrogels

Perinatal tissues

Bioprinting

Résumé

La médecine régénérative a bénéficié, ces dernières années, des avancées rapides dans le domaine de la fabrication additive. Les procédés fondés sur des techniques de « bio-impression 3D» se généralisent peu à peu dans le domaine de l'ingénierie tissulaire. Bien qu'un large éventail d'hydrogels biocompatibles a été développé pour rentrer dans la formulation des bio-encres, rares sont ceux combinant à la fois des propriétés rhéologiques, biochimiques et mécaniques favorables aux conditions d'extrusion/ d'imprimabilité et au développement cellulaire. C'est pourquoi, la recherche de nouvelles formulations et le développement de nouvelles encres s'avèrent indispensables. Le programme de thèse propose de développer une nouvelle bio-encre compatible avec la régénération tissulaire osseuse. L'originalité de notre approche réside dans le développement d'hydrogels à partir des tissus périnataux et leur association aux polyphénols antibactériens, antioxydants et ostéorégénérateurs. Cette association devrait permettre de moduler, d'une part, les propriétés rhéologiques (i.e. d'imprimabilité) et d'autre part, de doter les hydrogels de nouvelles propriétés biologiques (libération de molécules bioactives antibactériennes et anti-oxydantes). L'intérêt de la communauté scientifique/clinique à l'utilisation des tissus périnataux en médecine régénératrice est grandissant. En effet, ils présentent des propriétés intrinsèques qui favorisent la cicatrisation tissulaire et réduire le tissu cicatriciel (fibrose).

New multifunctional hydrogels are today needed to meet the modern challenges in bioprinting and tissue regeneration. Biological tissues, considered as highly complex hydrogels, contain dynamic, heterogeneous and spatially defined mixtures of cells, growth factors, and an intricate bioactive extracellular matrix (ECM) network. One popular approach to generate bioactive hydrogels that try to mimic these tissues' characteristics is to use decellularization. To design ECM-derived hydrogels for regenerative medicine applications, it is important to consider implications for manufacturing, including availability of raw materials. The umbilical cord, easily accessible and available in comparison to allogenic tissues, is mainly composed by collagens, hyaluronic acid and various growth factors and peptides that exert various beneficial biological effects. In view of such advantages, umbilical cord derived hydrogel is expected to support the cell attachment and cohesion while also stimulating cell surface receptors to influence cell proliferation and function. The self-assembled fibrillar structure is challenging to handle, and is mechanically weak and chemically unstable against reactive oxygen species (ROS), limiting the application of such hydrogels in regenerative applications. A way to reinforce the physiochemical, rheological and biological properties of the hydrogel is to further crosslink by a natural agent such as natural polyphenols. With many pharmacological activities such as antioxidant, anticancer, antibacterial, and anti-inflammatory properties, polyphenols has emerged as a pivotal component in the elaboration of hydrogels or versatile surfaces that exhibit remarkable benefits in medicine. The goal of this project is to develop an osteocompatible WJ derived hydrogel for bioprinting.