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Mesurer la pression d’O2 de cultures cellulaires grâce à des gels de collagène formés par impression 3D.

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Les gels à base de gélatine et collagène sont de bons candidats pour l’élaboration de milieux de cultures cellulaires. Le collagène, par ses propriétés d’auto-association, forme la trame de la plupart des tissus. Dans une approche biomimétique, le collagène associé à de la gélatine semble donc un candidat intéressant pour reconstituer le derme.

La micro-impression laser 3D, une spécialité du LIPHY, est une voie de fabrication particulièrement prometteuse pour structurer des gels tridimensionnels (3D) avec une architecture spécifique. Dans cette étude, l’utilisation d’un instrument commercialisé par Microlight3D a permis de contrôler spatialement la réticulation des protéines au point focal du micro-laser pour obtenir des gels en alvéoles cubiques ou avec des structures plus ouvertes de type empilements de cubes creux.

Pour que ce processus soit réalisable il est nécessaire d’ajouter au milieu de départ un photo-initiateur, tel qu’un complexe de ruthénium (un élément métallique qui fait partie de la famille du platine). Cet amorceur qui permet la solidification du milieu aux endroits voulus possède de plus des propriétés optiques intéressantes vis-à-vis de l’oxygène. Sa photoluminescence (processus par lequel il absorbe des photons lorsqu’il est excité par une source lumineuse externe puis réémet des photons donc de la lumière) augmente lorsque la quantité d’oxygène de son environnement diminue et diminue lorsque la quantité d’oxygène présente à proximité augmente. Ainsi en suivant l’intensité de luminescence du ruthénium sur les structures 3D fabriquées au laboratoire et colonisées par des cellules vivantes il a été possible de mettre en évidence localement (aux échelles de taille cellulaire) l’activité de ces cellules lorsqu’elles migrent sur les structures de gel ou lorsqu’elles se divisent sur ces même structures 3D. En effet dans ce cas leur consommation d’oxygène peut être suivi par la diminution de l’intensité de fluorescence du ruthénium présent dans les structures 3D.

Figure 2 : Testing the ruthenium sensitivity in the gelatin-collagen matrix for 02 tension changes using normoxic A (19 % O2) – hypoxic B (1% O2)

Brevet européen (Euro/PCT) N° 17719651.6 du 29 mars 2017
Pays : EUROPE
Déposant(s) : UNIVERSITE GRENOBLE ALPES
Titre : COMPOSITION PHOTOSENSIBLE ACTIVABLE PAR ABSORPTION MULTIPHOTONIQUE POUR FABRICATION TRIDIMENSIONNELLE

Voir en ligne : 3D two-photon polymerization of smart cell gelatin – collagen matrixes with incorporated ruthenium complexes for the monitoring of local oxygen tensions. Boudewijn van der Sanden, Laetitia Gredy, Didier Wion & Olivier Stephan. Acta Biomaterialia 130 2021.