Grace à une collaboration entre trois instituts de recherche de Montpellier (IBMM-ICGM-IRMB), une méthode de synthèse d’hydrogels multifonctionnels par un procédé de chimie douce sol-gel (37°C, dans l’eau, pH 7) a été développée. La méthode LEGOGEL est modulable et repose sur l’assemblage de molécules silylées : peptides, protéines et biopolymères, pour préparer des hydrogels mimant la matrice extracellulaire du cartilage. Ces hydrogels permettent l’encapsulation de cellules souches mésenchymateuses et peuvent être imprimés en 3D. Afin d’induire une différentiation cellulaire souhaitée, il est nécessaire que l’hydrogel contienne et relargue (de manière spatialement et temporellement contrôlée) des facteurs de croissance et de différentiation. Par exemple, le relargage de TGF- β3 en présence de cellules souches mésenchymateuses permet une différenciation cellulaire en chondrocytes (cellules de cartilage).

L’étudiant de master aura en charge la synthèse des blocs du réseau (peptides collagéniques silylés). Ensuite, il mettra au point le greffage de facteurs de croissance (TGF-β3) sur le réseau chimique de l’hydrogel, grâce à une stratégie biotine-avidine (liaison non-covalente forte entre ces deux composés : l’avidine étant greffée sur le réseau et la biotine au facteur de croissance cf. METZGER S, et Al. Adv. Healthcare Mater. 4, 550–558, 2015). La fonctionnalisation de l’avidine par un alkoxysilane sera étudiée puis l’étudiant préparera des hydrogels contenant du TGF biotinylé. L’étudiant mettra au point les études de relargage de cette protéine induit par la dégradation progressive du réseau en présence de cellules. En fonction de l’avancée du projet, il sera possible de modifier la dégradabilité du réseau et le relargage des facteurs de croissance en ajoutant des linkers peptidiques pouvant être spécifiquement dégradés par des enzymes présentes au niveau de l’articulation (MMPs).