Quelle est l’utilisation de l’hydrogel d’acide hyaluronique dans la réparation des tissus?

1 Introduction

L’acide hyaluronique (HA), également connu sous le nom d’acide hyaluronique, est un glycosaminoglycane linéaire chargé négativement formé en reliant alternativement l’acide glucuronique et lA aglucosamine en tant qu’unités disaccharides [1]. En tant que composant majeur de lA amatrice extracellulaire,L’acide hyaluronique est présent dans presque tous les tissus de mammifères[2]. L’acide hyaluronique est principalement reconnu par des récepteurs comme le CD44 et le RHAMM,qui activent les voies de signalisatiSur leintracellulaires impliquées dans les réponses inflammatoires et la régénération tissulaire [3]. L’acide hyaluronique de poids moléculaire différent a des fonctions différentes.

Acide hyaluronique de faible poids moléculaireJoue un rôle pro-angiogénique et pro-inflammatoire: la promotion de l’angiogenèse est liée à l’activation de la voie de signalisation MAPK/ERK, qui conduit à l’activation de ERK1/2 et à l’augmentation de la migration des cellules endothéliales; Le rôle pro-inflammatoire est dû au fait que l’acide hyaluronique de faible poids moléculaire participe à la reconnaissance de la TLR de la réponse immunitaire innée par des signaux de danger endogènes, et il se relie d’abord au récepteur TLR,déclenchant la réaction en cascade de signalisation et donc la production de cytokines pro-inflammatoires.

Il déclenche la production de cytokines et de chimiokines pro-inflammatoires, puis active les macrophages et induit la maturation des cellules dendritiques, exerçant ainsi un effet pro-inflammatoire [4-5].Acide hyaluronique de poids moléculaire élevéPossède des propriétés angiogéniques et anti-inflammatoires: l’angiogenèse est inhibée en inhibant l’expression des gènes de réponse précoce des cellules endothéliales (p. ex., c-fos, c-jun et Krox-20)[6]; Les effets anti-inflammatoires sont dus au fait que l’acide hyaluronique de poids moléculaire élevé agit comme un inhibiteur de l’inflammation pour inhiber la signalisation TLR2, et la mince couche de structure qu’il forme recrute les cellules inflammatoires à un état inactif, ce qui inhibe le processus inflammatoire global. Sa structure en couche mince recrute les cellules inflammatoires et les maintient inactives, inhibant ainsi l’ensemble du processus inflammatoire [7].

Les Hydrogels sont une classe de produsonissus du génie tissulaire avec une structure en réseau tridimensionnelle, dont les pores internes permettent l’entrée et l’adhésion de cellules vivantes, ainsi que l’échange de gaz, de nutriments et de métabolites, et sont appropriés pour la réparation des dommages tissulaires et la régulation du comportement cellulaire [8]. Les hydrogelsd’acide hyaluronique peuvent être préparés à partir de polymères naturels, de polymères synthétiques ou de complexes des deux selon les besoins réels, tandis queHydrogels d’acide hyaluroniqueOnt été largement utilisés dans le domaine du génie tissulaire en raison de leur bonne biocompatibilité, bioactivité et modifiabilité [9].

Hydrogels d’acide hyaluroniqueSont largement utilisés dans l’ingénierie tissulaire en raison de leur biocompatibilité, bioactivité et modifiabilité [9], et le groupe carboxyle des molécules d’acide hyaluronique peut être entièrement ionisé à pH Hphysiologique, ce qui les rend hautement hydrophiles et rétentifs à l’eau, et permet la formation d’hydrogelsmucoadhésifs même à de faibles concentrations [1]. Ces dernières années, la réparation tissulaire utilisant l’hydrogeld’acide hyaluronique comme matériau d’échafaude est souvent combinée avec la transplantation de cellules souches exogènes et la régulation du microenvironnement tissulaire pour simuler pleinement l’environnement physiologique et mobiliser la fonction régénératrice de l’organisme, ce qui apporte une lueur d’espoir pour la guérison des lésions tissulaires. Réparation du Le cartilageet du système nerveux central.

2 hydrogeld’acide hyaluronique et réparation de la peau

La peau est capable de se guérir en cas de traumatisme mineur, mais lorsque le traumatisme dépasse l’effet compensateur de la peau, il est nécessaire d’intervenir en temps opportun, en particulier pour fermer la plaie, sinon il peut conduire à une infection de la peau, une inflammation excessive et des complications, et même menacer le patient' L Llvie [10]. Le processus de cicatrisation de la plaie est divisé en quatre phases: l’hémostase, l’inflammation, la prolifération et le remodelage, qui comporte de multiples aspects et est un processus coordonné de prolifération cellulaire, l’angiogenèse et le dépôt de matrice extracellulaire. L’acide hyaluronique est un polysaccharide naturel produit par les fibroblastes pendant la phase proliférative de la cicatrisation des plaies, qui peut médier la signalisation cellulaire pour favoriser la migration cellulaire [11].Hydrogels à base d’acide hyaluroniqueNon seulement fournir un microenvironnement humide et relativement fermé, mais aussi aider le dépôt de collagène, les tissus de granulation et la formation de nouveaux vaisseaux sanguins, et favoriser la réépithélialisation rapide de la peau, ce qui en fait des pansements idéaux pour les plaies cutanées [12].

Acide hyaluroniqueA AAété largement utilisé dans la préparation d’hydrogelsavec différentes fonctions pour répondre aux besoins de différents types de plaies cutanées, en particulier avec l’ajout d’ingrédients actifs antibactériens, anti-inflammatoires, pro-angiogéniques et autres, qui peuvent favoriser plus efficacement la cicatrisation des plaies. Des hydrogels d’acide hyaluronique antimicrobien peuvent être préparés en combinant des polysaccharides naturels antibactériens tels que le chitosund’une part, et des ingrédients actifs antibactériens tels que le nanoargent d’autre part [13-14]. Pour les plaies déjà enflammées, un traitement anti-inflammatoire est nécessaire pour favoriser la guérison. L’acide hyaluronique greffé avec la β-cyclodextrine peut former un nouveau type d’hydrogelauto-cicatrisant avec le polyéthylène glycol d’adamantane par l’interaction sujet-objet.

En même temps, la cavité hydrophobe de la β-cyclodextrine peut transporter le médicament anti-inflammatoire hydrophobe dexaméthasone pour inhiber l’inflammation [15]. Les Macrophages peuvent être activés et polarisés en phénotype M1 pro-inflammatoire et en phénotype M2 anti-inflammatoire, et une plus grande polarisation des Macrophages vers le phénotype M2 par modulation de l’immunité locale a été explorée comme stratégie thérapeutique pour promouvoir la cicatrisation des plaies. Saleh B et al [16] ont synthétisé des nanogels pour encapsuler des imitations miR-223 par des Les interactionsélectrostatiques entre l’acide hyaluronique et le polyéthylèneimine et l’acide hyaluronique et le polyéthylèneglycol. Les nanogels d’acide hyaluronique peuvent cibler les macrophages inflammatoires par des interactions spécifiques entre CD44, un récepteur membranaire hautement exprimé sur les macrophages, et également prolonger leur temps de séjour dans la circulation. Minuscule arn miR-223Encapsulé en acide hyaluroniqueLes nanogels peuvent reprogrammer les macrophages pour lutter contre l’inflammation et favoriser la cicatrisation des plaies. L’acide oligohyaluronique peut stimuler la sécrétion du facteur de croissance endothéliale vasculaire (VEGF) pour déclencher la formation de nouveaux vaisseaux sanguins, et Wang WangWanget al. [17] ont utilisé l’acide oligohyaluronique pour préparer des hydrogels d’acide hyaluronique sensibles au ph avec des propriétés pro-angiogéniques.

3 hydrogels d’acide hyaluronique et réparation osseuse

L’implantation d’os autologues ou de substituts osseux, qui sont associés à de nombreux risques tels que l’infection et le rejet immunitaire, est le pilier du traitement clinique des anomalies osseuses [18]. Idéalement, les substituts osseux devraient être faits de matériaux biocompatibles qui imitent la structure, les caractéristiques et la fonction de l’os naturel, et la bioimpression 3D DDest une méthode idéale pour préparer des hydrogels biomimétiques. Des échafaudage à base d’hydrogel à charge cellulaire préparés avec de la gélatine méthacrylée et de l’acide hyaluronique comme encres d’imprimerie ont été en mesure de maintenir l’intégrité du réseau d’échafaudage et de favoriser de manière significative la formation de la matrice osseuse après 28 jours d’incubation dans un milieu inducteur de minéralisation. Le manque de propriétés mécaniques et ostéoconductrices des matériaux imprimés en 3D peut être amélioré parAjout de particules d’hydroxyapatite aux hydrogels[19-20]. L’application d’ions métalliques thérapeutiques qui peuvent stimuler la formation osseuse locale dans des hydrogels sans cellules peut également bien favoriser la régénération osseuse au site prévu.

Zhang et al [21] ont préparé unHydrogel nanocompositeà base d’acide hyaluroniqueEt des nanoparticules de bisphosphonate-magnésium auto-montés, qui ont non seulement amélioré la structure du réseau de l’hydrogel en utilisant des nanoparticules avec des groupes d’acrylate à la surface comme agent réactif Multivalent multivalentefficace, mais ont également favorisé la minéralisation de l’hydrogel et ont contribué à la libération soutenue de Mg2+. Un hexapeptide mimétique Wnt5a (peptide Foxy5) lié à des hydrogels d’acide hyaluronique imite le microenvironnement de renforcement des os dans les trabéculées en activant la signalisation Wnt non classique, permettant aux CSN ° de cataloguede "détecter" les forces mécaniques et de promouvoir l’ostéogenèse [22]. La protéine morphogénétique osseuse 2 (BMP-2) est considérée comme le facteur de croissance de régénération osseuse le plus puissant, mais elle est sensible à une dégradation prématurée dans la pratique clinique. L’acide hyaluronique a un groupe carboxyle, et en ajustant l’état de protonation des résidus d’acide hyaluronique d’acide carboxylique dans des hydrogels réfractés de façon covalente, les interactions moléculaires avec BMP-2 peuvent être utilisées pour obtenir la libération intelligente de BMP-2 à des valeurs de pH physiologiques [23].

4 hydrogel d’acide hyaluronique et réparation du cartilage

Une fois que la maladie osseuse touche les articulations, des lésions du cartilage se produisent inévitablement. La régénération et la réparation du cartilage articulaire, qui a une capacité d’auto-réparation faible, est extrêmement difficile, et une bonne solution clinique est l’application de cellules souches mésenchymateuses exogènes dérivées du sang du cordon ombilical [24]. L’acide hyaluronique est largement présent dans le cartilage articulaire, etLes hydrogels d’acide hyaluronique peuvent favoriser la régénération du cartilage[25]. Les hydrogels d’acide hyaluronique pour la réparation du cartilage sont soumis à des charges mécaniques causées par le patient et#39; L lde longues périodes, et par conséquent, leurs propriétés mécaniques sont très exigeantes. Les hydrogels d’acide hyaluronique réfractaire miscellaire préparés par Ren et al [26] ont une rigidité et une ténacité excellentes, et ce sont des matériaux prometteurs pour la réparation du cartilage. Les hydrogels obtenus par Kim et al [27] en ajoutant de la nano-argile à de l’acide hyaluronique modifié au bis-phosphonate ont également d’excellentes propriétés mécaniques. Les hydrogels obtenus par Kim et al [27] ont d’excellentes propriétés mécaniques. Kim et al. [27] ont obtenu un hydrogel en ajoutant de la nanoargile à de l’acide hyaluronique modifié par bisphosphonate.

La polyarthrite rhumatoïde, les tumeurs et d’autres maladies articulaires peuvent endommager l’os ostéochondrique. Le processus complexe de réparation du cartilage ostéochondral nécessite l’ajout d’autresIngrédients actifs des hydrogels d’acide hyaluronique, et Yang et al [28] ont utilisé des hydrogels d’acide hyaluronique combinés à l’icaridanspour favoriser non seulement le cartilage et l’ostéogenèse, mais aussi la réparation de la couche calcifiée in vitro. Comme le cartilage et l’os sous-chondrique présentent des différences significatives dans la composition chimique et le profil biologique, Liu Liuet al. [29] ont préparé un échafaudage biomimétique biphasique ostéochondrique qui peut favoriser la réparation du cartilage et de l’os sous-chondrique, respectivement. La couche de régénération du cartilage contient de l’hydrogel d’acide hyaluronique, qui imite la composition du cartilage, tandis que la couche de régénération osseuse est imprimée en 3D avec du bioink contenant de l’hydroxyapatite, ce qui donne un échafaudage avec d’excellentes propriétés mécaniques et une structure poreuse. Les couches de régénération du cartilage et de l’os ont été complétées par différents inducteurs pour réguler la différenciation des CSN ° de catalogueen chondrocytes et ostéoblastes, respectivement. Dans des expériences In vivo et In vitro, les échafaudages ostéochondriques bioniques biphasiques ont montré des effets remarquables sur la régénération ostéochondrique.

5 hydrogel d’acide hyaluronique et réparation du système nerveux central

Le système nerveux central (SNC), y compris la moelle épinière et le cerveau, est difficile à régénérer après une blessure en raison de l’inhibition microenvironnementale et des cicatrices gliales [30].Acide hyaluronique hydrogelPeut imiter la matrice extracellulaire du tissu nerveux naturel et combler le site de la blessure, ce qui est bénéfique pour la réparation des blessures du SNC. En même temps, la charge du peptide d’adhésion PPFLMLLKGSTR dans l’hydrogel d’acide hyaluronique peut considérablement favoriser la croissance de l’adhésion des CMS,et jouer le rôle des CMS dans la compensation des neurones endommagés et des neurotrophines, de ce fait réaliser une réparation plus efficace du tissu de la moelle épinière [31]. Les cellules progénitrices neuronales de la région subventriculaire proliférent en grEt en plusnombre après un avc, mais elles ne migrent pas vers le site de l’avc, ce qui signifie que le recrutement de cellules progénitrices neuronales endogènes vers le site de la lésion est un moyen plus efficace que l’injection de cellules souches exogènes directement via l’hydrogel.

Le conseil des ministresAcide hyaluronique injectableL’hydrogel de particules préparé par Nih et al [32] peut fournir un facteur de croissance nerveux par l’acide hyaluronique, et en même temps, les particules sont rétrécites les unes aux autres in situ pour former un échafaudagemonolithique microporeux, qui peut medier la migration rapide des cellules progéniteurs neuronales endogènes, et l’effet synergique du facteur de croissance nerveux et des cellules progéniteurs neuronales dans le site focal mènera à la réparation de la lésion cérébrale. L’angiogenèse dans la réparation du cerveau peut modifier le microenvironnement inhibiteur après une lésion cérébrale traumatique. Lu et al[33] ont utilisé un hydrogel obtenu en modifiant l’acide hyaluronique avec un peptide mimétique de VEGF FFFpour réparer les lésions cérébrales en favorisant l’angiogenèse et en inhibant la formation de tissu cicatriciel glial.

6 résumé et perspectives

Hydrogels d’acide hyaluroniqueSont largement utilisés dans l’ingénierie tissulaire, et la modification de leur structure biomimétique et la charge de composants bioactifs peuvent faire que la structure et la fonction des matériaux d’hydrogel répondent aux exigences de divers types de traitement de traumatisme tissulaire. Les hydrogels d’acide hyaluronique peuvent non seulement bien fonctionner avec les cellules souches pour la réparation, mais peuvent également être utilisés pour des thérapies ciblées en raison de leurs propriétés de liaison spécifiques au récepteur. Cependant, l’acide hyaluronique fonctionne différemment selon son poids moléculaire, et par conséquent, l’impact des changements fonctionnels lorsque l’hydrogel implanté se dégrade vers des poids moléculaires inférieurs doit être pris en considération.

Le conseil des ministresApplication d’acide hyaluroniqueL’hydrogel dans divers types de réparation de tissu a été un sujet de recherche chaud, et la conception de l’hydrogel peut répondre à différents besoins et améliorer l’efficacité thérapeutique. (1) les propriétés physiques des hydrogels d’acide hyaluronique, telles que la douceur et la dureté, peuvent réguler le comportement des cellules encapsulées en eux, et les cellules amélioreront la régulation de l’hydrogel en sécrétant des protéines et d’autres moyens pour s’adapter aux besoins [34-35]. Par conséquent, les chercheurs peuvent explorer l’interaction entre les hydrogels d’acide hyaluronique et les cellules pour mieux réguler le comportement cellulaire et favoriser la réparation tissulaire. (2) le processus de cicatrisation de la plaie est très complexe, et un système futé multifonctionnel d’hydrogel qui peut rapidement guérir des plaies par plus d’un mécanisme biologique est plus en conformité avec les besoins cliniques et une direction importante pour la plaie pansant la recherche. (3) les nanoparticules ont des avantages irremplaçables dans le domaine de la charge de médicament, combinés avec la recherche existante sur l’hydrogel d’acide hyaluronique, le microgel d’acide hyaluronique a une perspective d’application plus large. (4) la recherche sur les hydrogels intelligents progresse rapidement, qui peuvent identifier avec sensibilité les conditions environnementales telles que la lumière, la température, le pH, etc. En particulier les hydrogels qui peuvent répondre à la reconnaissance spécifique des molécules de protéines, et en synergie avec l’acide hyaluronique, ils peuvent mieux répondre aux besoins personnalisés des différents patients pour la réparation tissulaire. En conclusion, bionique, multifonctionnel, nano et intelligent seront la nouvelle tendance pour le développement futur de l’hydrogel d’acide hyaluronique.

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