Leziunile de menisc ar putea fi în curând tratate în curând cu hidrogel personalizabil

Meniscul, o structură fibrocartilaginoasă cu zonare distinctă (exterior vascularizat, interior avascular), joacă un rol crucial în distribuția forțelor și stabilitatea genunchiului. Totuși, această heterogenitate a compoziției și arhitecturii meniscului complică eforturile de regenerare, deoarece un singur tip de implant sau procedură nu reușește să reproducă fidel variațiile funcționale și biochimice din fiecare zonă. Studiul publicat în jurnalul Bioactive Materials își propune să depășească această problemă printr-un sistem de hidrogel bazat pe matrice extracelulară decelularizată (DEM), capabil să fie ajustat atât din punct de vedere biochimic, cât și mecanic, pentru a sprijini repararea diferențiată a zonelor meniscului.
Autorii au pornit de la meniscuri bovine de vârste diferite - fetus (FDEM) și adult (ADEM) - pentru a obține două tipuri de DEM cu proprietăți distincte. Analizele proteomice au arătat că ADEM conține mai multe proteine implicate în fibrochondrogeneză și aderența celulară (de exemplu fibronectina), explicând de ce acest hidrogel conferă celulelor un comportament mai pronunțat de tip fibrochondrogenic și o proliferare ridicată. FDEM, în schimb, s-a dovedit mai favorabil pentru susținerea unui profil de tip condrogenic, datorită compoziției ECM asociate stadiului fetal. Studiile in vitro au confirmat că aceste diferențe nu sunt dictate exclusiv de rigiditatea hidrogelului, ci și de semnalele biochimice reținute după decelularizare. În plus, un amestec al celor două matrici (FADEM) a oferit o gamă intermediară de proprietăți și efecte celulare.

Pentru a extinde posibilitățile de personalizare, cercetătorii au combinat aceste DEM-uri cu acid hialuronic metacrilat (MeHA) în diverse proporții și cu grade diferite de reticulare. Acest lucru a permis obținerea unor hidrogeluri injectabile și imprimabile 3D, cu rigidități ce pot varia de la valori mai mici (favorabile condrogenezei) la valori mai mari (favorabile fibrochondrogenezei). Prin ajustarea aportului de MeHA „moale” vs. „rigid”, s-au putut crea microambienturi specifice fiecărei zone meniscale: zona internă (de obicei mai moale și avasculară), cea de tranziție și cea externă (vascularizată, cu structură fibros-cartilaginoasă mai densă). Testele ex vivo, folosind defecte meniscale în care s-au injectat hidrogelurile, au demonstrat stabilitate a structurii DEM și recrutare celulară din țesutul nativ, în vreme ce implantările subcutanate la șoareci au indicat o biocompatibilitate foarte bună, fără reacții adverse semnificative.

Prin urmare, acest sistem de hidrogel DEM-MeHA oferă un răspuns complex la nevoia de reparație personalizată a meniscului. Se pot aborda de la leziuni simple (unde un singur tip de hidrogel injectabil ar putea fi suficient) la leziuni complexe, cum sunt rupturile radiale, unde o tehnică de bioprintare 3D cu zone de rigiditate diferențiată reflectă mai fidel variațiile naturale ale țesutului. Datorită microambienturilor zonale create, celulele endogene - fie ele celule stem mezenchimale sau fibrochondrociți meniscali - sunt ghidate spre tipul de regenerare corespunzător (fibros sau cartilaginos). Deși încă sunt necesare studii în modele animale de talie mare, rezultatele actuale susțin ideea că un asemenea sistem DEM flexibil, care imită cât mai mult compoziția și mecanica nativă, ar putea deveni o platformă promițătoare pentru reparația de mare finețe a meniscului și, prin extensie, a altor țesuturi fibroase complexe.