Nanofunctionalization and biofabrication of natural hydrogels for tissue engineering applications

Nanofonctionnalisation et biofabrication ‎d'hydrogels naturels pour des applications en ‎ingénierie tissulaire L’objectif principal de cette thèse est de développer un nouveau matériau naturel à base de ‎gélatine modifiée par méthacrylation (GelMA) nanofonctionnalisé par l’incorporation de ‎nanoliposomes ou de nanoparticules hybrides molles de type exosome-liposome. Ces ‎matrices hydrogel sont caractérisées d’un point de vue physicochimique et biologique afin ‎d'évaluer leur potentiel en ingénierie tissulaire. Le GelMA est préparé par modification ‎chimique de la gélatine, lorsque des groupements méthacrylate sont fixés sur des groupes ‎latéraux contenant des fonctions amine. Dans une première partie de ce travail, l’influence de ‎la source de la gélatine utilisée (porc ou poisson) et du degré de méthacrylation sur les ‎propriétés physicochimiques et biologiques des hydrogels a été étudiée. Dans une deuxième ‎partie de ce travail, la matrice GelMA a été nanofonctionnalisée par l’incorporation de nanoliposomes, ‎nanoparticules molles et naturelles présentant des propriétés d’auto-assemblage remarquables. Ces vecteurs utilisés notamment dans le domaine médical sont formés de bicouches lipidiques et peuvent transporter et libérer des molécules hydrophobes, hydrophiles ou amphiphiles. Dans ‎cette étude la naringine, une molécule active qui peut guider le processus de différenciation des cellules souches vers la lignée ostéoblastique, a été encapsulée dans les nanoliposomes ‎avant leur incorporation dans la matrice polymérique afin de développer un hydrogel d’intérêt ‎pour des applications en régénération osseuse. Ce matériau nanocomposite a été caractérisé ‎d’un point de vue physicochimique, biologique et le profil de libération de la naringine est ‎étudié. Dans une troisième et dernière partie de ce travail, la matrice GelMA a été nanofonctionnalisée par l’incorporation de nanoparticules hybrides molles de type exosome-liposome. Les exosomes, nanovésicules naturelles sécrétées par les cellules, présentent un intérêt croissant pour l'administration ciblée de médicaments en raison de la présence de récepteurs spécifiques aux cellules sur leur surface. L’hydrogel GelMA-‎nanoparticules hybrides a été caractérisée d’un point de vue physicochimique et biologique pour des applications en ‎reprogrammation cardiaque et a été bioimprimé et microfabriqué avec succès. Les hydrogels GelMA biofabriqués et nanofonctionnalisés avec des nanoliposomes ou ‎des nanoparticules hybrides molles de type exosome-liposome sont des systèmes prometteurs ‎pour la libération contrôlée de molécules bioactives et pour des applications en ingénierie tissulaire.