Fabrication et caractérisation de matrices polymériques structurées pour le génie des tissus articulaires

Abstract

Hypothèse : La fonctionnalisation de blocs hydrogels neutres à l’aide de polyélectrolytes ou de microgels chargés permet leur assemblage contrôlé en milieux aqueux via des interactions électrostatiques

Méthode : Des blocs hydrogels de taille contrôlée ont été photosynthétisés à l’aide d’un support d’injection fabriqué à partir de lames de verre et de photomasques imprimés sur papier transparent. Les formulations se basent sur une structure (hydroxyéthyl)méthacrylate - poly(éthylène glycol diméthacrylate) (HEMA-PEGDMA) interpénétrée soit par du polyéthylèneimine(PEI) chargé positivement soit par de l’acide hyaluronique (HA) chargé négativement. Un autre type de blocs négatifs a été obtenu par le traitement des blocs PEI à l’aide de microgels N-isopropylacrylamide - acide méthacrylique (NIPAM-MAA) chargés négativement. Les propriétés d’assemblage dirigé de deux couples de blocs (PEI-HA et PEI-MG) ont été testées par la mise en contact aléatoire de population de blocs en milieu aqueux. L’effet de la salinité et du pH sur les propriétés d’assemblage ont été étudiés par des tests d’assemblage en milieux salin (NaCl) ou acide/basique.

Résultats : Le support d’injection développé a permis l’obtention de blocs hydrogels de différentes formes et tailles. Différentes fonctionnalisations à base de polyélectrolytes et de microgels ont été testées. Les tests d’assemblage ont résulté en l’obtention d’agrégats de blocs hydrogels liés par des contacts adhésifs spécifiques entre blocs chargés positivement et négativement. Les deux systèmes étudiés présentent cependant des caractéristiques d’assemblage différentes puisque les agrégats PEI-MG sont plus compacts et rigides que les agrégats PEI-HA. En milieu acide (pH=3) et basique (pH=10,5), aucun assemblage n’a pu être observé. L’augmentation de la salinité s’est accompagnée d’une perte croissante des propriétés d’assemblage. Cet effet délétère du sel est plus marqué pour les systèmes PEI-MG.

Hypothesis: Functionalization of neutral hydrogel blocks with polyelectrolytes and charged microgels allow their directed assembly in aqueous medium via electrostatic interactions Methods: Hydrogel blocks of controlled size were photosynthesized thank to an injection support composed of glass slides and photomasks imprinted on transparent sheet. Formulations are based on an HEMA-PEGDMA structure interpenetrated either with positively charged PEI or with negatively charged HA. Another type of negative block was obtained by treating PEI blocks with NIPAM-MAA negatively charged microgels. The assembling properties of two block couples (PEI-HA and PEI-MG) were tested by randomly putting in contact block population in water. Effects of salinity and pH on assembling properties were studied with assembling tests in saline (NaCl) or acidic/basic media. Results: The injection support developed allowed obtaining hydrogel blocks with different shapes and sizes. Various formulations based on polyélectrolytes and microgels were tested. The assembling tests resulted in aggregates formation of hydrogel blocks linked together by specific adhesive contacts between positively and negatively charged blocks. The two systems studied nevertheless present differences in their assembling characteristics: PEI-MG aggregates are indeed more compact and rigid than the PEI-HA aggregates. In acidic (pH=3) and basic (pH=10,5) media, no assembling was observed. The augmentation in salinity resulted in an increasing loss of assembling properties. This deleterious effect was more important for PEI-MG systems.