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RÉSUMÉ
Les protéines de soie appartiennent à la classe des protéines de haut poids moléculaire utilisées dans les domaines des biomatériaux et de la médecine régénérative. Ces protéines se caractérisent par d’excellentes propriétés mécaniques, elles sont biocompatibles et biodégradables. Ces propriétés attractives peuvent de plus être améliorées par diverses modifications chimiques, qui permettent ainsi l’attachement de facteurs de croissance, domaine d’adhésion cellulaire ou d’autres molécules d’intérêt, à la soie. Associées à la technique d’électrospinning, qui permet de produire des nanofibres, les propriétés des protéines de soie peuvent mener à de nombreuses applications dans le domaine biomédical.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Guillaume VIDAL : Docteur en biologie - Chercheur contractuel au laboratoire de biomécanique et bioingénierie (UMR 7338), Université de technologie de Compiègne
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Tony DINIS : Ingénieur, doctorant au laboratoire de biomécanique et bioingénierie (UMR 7338), Université de technologie de Compiègne et au Biomedical Engineering department, Tufts University, MA, USA
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Christophe EGLES : Colecteur - Docteur en neurobiologie, laboratoire de biomécanique et bioingénierie (UMR 7338) - Professeur à l'Université de technologie de Compiègne, Visiting Professor, Tufts University, School of Dental Medicine, USA
INTRODUCTION
Les protéines de soie, comme la fibroïne, sont des protéines naturelles extraites des cocons du ver à soie, cocons qui sont cultivés et utilisés depuis plusieurs centaines d'années pour la fabrication du textile de soie. La production mondiale de ces cocons est de l'ordre de 400 000 tonnes par an, essentiellement destinée à l'industrie textile et, depuis quelques années, aux applications biomédicales.
En effet, cette soie peut générer de nouvelles matières innovantes qui pourraient, à l'instar du collagène, être utilisée dans le milieu biomédical. C'est pourquoi, depuis ces vingt dernières années, de nombreuses équipes de recherche s'intéressent de près à ces protéines qui sont essentiellement constituées de biopolymères. Par ailleurs, elles fournissent des propriétés mécaniques intéressantes et présentent une absence totale de toxicité. Aussi, cette soie peut être facilement biofonctionnalisée par le biais de modifications chimiques qui permettent alors d'obtenir de nouvelles propriétés physico-chimiques. Couplées à la variété de structures possibles (gel, capsules, films et fibres), ces modulations de la chimie de la protéine élargissent encore les possibilités d'applications des biomatériaux à base de soie.
Le choix des caractéristiques physico-chimiques du biomatériau sera donc fonction de son application. Les nanofibres de protéines de soie permettent, elles, de créer de nouvelles matrices pour l'ingénierie tissulaire ou de nouveaux types de vecteurs pour la libération de médicaments-molécules actifs.
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Applications biomédicales des fibres de soie modifiées
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4. Différentes formes de matrices de soie utilisées dans les applications biomédicales
La préparation du matériau repose sur la régénération de la fibroïne en forçant ou favorisant son autoassemblage à partir de solutions aqueuses ou non aqueuses. La solubilisation de la fibroïne endommage la structure secondaire cristalline mais conserve l'intégrité de sa structure primaire afin d'obtenir différentes morphologies du matériau.
4.1 Films
Les films sont généralement préparés par évaporation lente d'un solvant. Le solvant peut être d'origine aqueuse ou non, cela dépend de l'utilisation et de l'application auxquelles se destine le biomatériau de soie. Les films obtenus peuvent ensuite être traités par modifications chimiques ou structurelles . Par exemple, les films permettent d'obtenir une plus grande affinité pour l'adhérence des cellules et la formation de tissus osseux lorsqu'ils sont fonctionnalisés avec la séquence peptidique RGD .
HAUT DE PAGE4.2 Hydrogels
Les hydrogels de soie sont formés de réseaux de fibroïne compact disposés en trois dimensions dans une solution. Ils sont obtenus selon des procédés distincts :
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procédé thermique : à température élevée ;
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procédé chimique : ajout de cations divalents (comme le calcium) ou en se rapprochant du point isoélectrique de la fibroïne (pH = 4).
Les hydrogels sont couramment utilisés dans le secteur cosmétique ou dans les traitements thérapeutiques par sa capacité à libérer des médicaments (...
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BIBLIOGRAPHIE
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(1) - ROBSON (R.M.) - Silk composition, structure and properties. - Hand book of fibre Science and Technology (1985).
-
(2) - MITA (K.) et al - Highly repetitive structure and its organization of the silk fibroin gene. - J. Mol. Evol. (1994).
-
(3) - SASHINA (E.S.) et al - Structure and solubility of natural Silk fibroin. - Russian Journal of applied chemistry (2006).
-
(4) - GULRAJANI (M.L.) - Degumming of silk in : Silk dyeing printing and finishing. - India Institute of Technology, Hauz Khas, New Delhi (1988).
-
(5) - ALTMAN (G.H.) - Macrophage responses to silk. - Biomaterials (2003).
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(6) - WANG (Y.) - In vivo degradation of three-dimensional silk fibroin scaffolds. - Biomaterials (2008).
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ANNEXES
Patent application number : 20100196447
Patent application title : SILK BIOMATERIALS AND METHODS OF USE THEREOF
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