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Caractérisation et optimisation d'hydrogels de chitosane bioactifs et injectables pour applications biomédicales

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Hui, Ève (2017). Caractérisation et optimisation d'hydrogels de chitosane bioactifs et injectables pour applications biomédicales. Mémoire de maîtrise électronique, Montréal, École de technologie supérieure.

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Résumé

Les adhérences post-opératoires sont des complications qui se manifestent après environ 97% des chirurgies abdominales et peuvent engendrer des obstructions intestinales et des douleurs chroniques. Les stratégies pour les prévenir se classent en trois catégories : les agents pharmacologiques, qui sont souvent peu efficaces, les barrières physiques qui sont non injectables et difficiles à manipuler, et les barrières fluides qui ont des propriétés mécaniques trop faibles et une cinétique de dégradation souvent non adaptée.

Des hydrogels de chitosane thermosensibles ayant de bonnes propriétés mécaniques ont récemment été développés grâce à la combinaison d’agents gélifiants. Ces gels sont liquides à température ambiante et peuvent gélifier rapidement à 37°C. Le premier objectif de cette etude consistait à déterminer la formulation la plus adaptée pour prévenir les adhérences et évaluer son potentiel in vivo chez le rat, en comparaison avec Interceed®, une barrière physique commercialisée. Les résultats montrent que l’incidence des adhérences a été statistiquement réduite grâce à l’administration du gel de chitosane mais ce traitement été moins efficace qu’Interceed®. Cette dernière ne peut cependant pas être utilisée en chirurgie mini-invasive car elle n’est pas injectable. L’efficacité de notre hydrogel pourrait avoir été limitée par une cinétique de dégradation trop lente mais une optimisation du DDA du chitosane, pourrait rendre ces résultats encore plus prometteurs.

Dans un second temps, le potentiel de cet hydrogel pour la régénération du cartilage a été évalué en comparant ses propriétés physico-chimiques, rhéologiques et mécaniques à celles d’un produit déjà sur le marché pour la régénération du cartilage, JointRep™ (OligoMedic Inc.).

L'un des aspects les plus critiques de l'ingénierie tissulaire est de développer des biomatériaux capables de soutenir la croissance cellulaire. Le collagène est le composant le plus abundant de la matrice extracellulaire et est un substrat pour les cellules. Le troisième objectif de ce projet consistait à évaluer les propriétés mécaniques et biologiques d’hydrogels de chitosane/collagène pour l’ingénierie tissulaire. Lors des essais Live/Dead, l’ajout de collagène semble améliorer la survie et la prolifération des fibroblastes cependant une optimisation des hydrogels de chitosane/collagène serait nécessaire afin de conjuguer bonne cytocompatibilité et propriétés mécaniques.

Titre traduit

Characterization and optimization of bioactive and injectable chitosan hydrogels for biomedical applications

Résumé traduit

Postoperative adhesions are a complication that occurs after nearly 97% of abdominal surgeries and can cause intestinal obstructions and chronic pain. Strategies to prevent them are divided into three categories: pharmacological agents, which are often ineffective, physical barriers that are non-injectable and difficult to handle, and fluid barriers that have weak mechanical properties and a degradation kinetic that is often not appropriate.

Thermosensitive chitosan hydrogels with strong mechanical properties have been recently developed thanks to a combination of gelling agents. These gels are liquid at room temperature and can rapidly gel at 37°C. The first objective of this study is to determine the best formulation of chitosan hydrogel to prevent adhesions and evaluate its potential in vivo in a rat model by comparing its efficacy with a commercialized physical barrier, Interceed®. The results showed that the incidence of adhesions was statistically reduced thanks to the administration of the chitosan gel but this treatment was less effective than Interceed®. However, Interceed® cannot be used in minimally invasive surgery because it is not injectable. The effectiveness of our hydrogel may have been limited by its slow degradation kinetics but an optimization of the DDA of chitosan could make these results even more promising.

Secondly, the potential of chitosan hydrogels for the regeneration of cartilage was evaluated by comparing their physico-chemical, rheological and mechanical properties with those of a commercialized product, JointRep ™ (OligoMedic Inc.).

One of the most critical aspects of tissue engineering is to develop biomaterials capable of supporting cell growth. Collagen is the most abundant component of the extracellular matrix and is a substrate for cells. The third objective of this project is to evaluate the mechanical and biological properties of chitosan/collagen hydrogels for tissue engineering. After Live/Dead assays, the addition of collagen seemed to improve cell survival and proliferation, however an optimization of chitosan/collagen hydrogels would be necessary in order to combine good cytocompatibility and mechanical properties.

Type de document: Mémoire ou thèse (Mémoire de maîtrise électronique)
Renseignements supplémentaires: "Mémoire présenté à l'École de technologie supérieure comme exigence partielle à l'obtention de la maîtrise avec mémoire en génie technologie de la santé". Bibliographie : pages 119-131.
Mots-clés libres: Chitosane Propriétés. Collagène Propriétés. Gels (Pharmacie) Génie tissulaire. Adhérences (Pathologie) Régénération (Biologie) Rhéologie (Biologie). hydrogel, ingénierie tissulaire, adhérences abdominales, régénération du cartilage
Directeur de mémoire/thèse:
Directeur de mémoire/thèse
Lerouge, Sophie
Programme: Maîtrise en ingénierie > Génie
Date de dépôt: 07 févr. 2018 20:50
Dernière modification: 07 févr. 2018 20:50
URI: http://espace.etsmtl.ca/id/eprint/1996

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