En dentisterie régénérative, l’intérêt pour les hydrogels ne cesse de croître. Il s’agit de matériaux mous, riches en eau, capables de soutenir l’organisme dans la régénération des tissus. Les hydrogels à base de gélatine sont particulièrement prometteurs. La gélatine est dérivée du collagène et présente naturellement une biocompatibilité ainsi qu’une biodégradabilité. Pour formuler un hydrogel injectable qui reste liquide à température ambiante, la gélatine de poisson peut être utilisée comme alternative à la gélatine animale standard. En effet, la gélatine de poisson possède une température de gélification et de fusion plus basse, ce qui lui permet de rester liquide à température ambiante et la rend particulièrement adaptée aux applications injectables.
En introduisant des groupes photosensibles sur la gélatine, il est possible de développer des hydrogels aux propriétés modulables. Deux variantes largement étudiées sont la gélatine-méthacryloyle (GelMA) et la gélatine-norbornène (GelNB). La GelMA forme des réseaux par polymérisation en chaîne, où de longues chaînes moléculaires s’assemblent pour former un gel. Bien qu’elle soit fréquemment utilisée, le réseau obtenu reste hétérogène et le procédé génère des radicaux libres, ce qui peut compromettre les performances en termes de libération de médicaments et/ou d’encapsulation cellulaire. La GelNB, en revanche, polymérise par une réaction de type “click” thiol-ène suivant un mécanisme de croissance par étapes, ce qui conduit à des réseaux plus homogènes et exempts d’inhibition par l’oxygène.
Les sources lumineuses conventionnelles utilisées pour la réticulation des hydrogels se situent dans le domaine UV, ce qui peut s’avérer nocif pour les tissus et cellules environnants. Une alternative plus sûre consiste à employer les lampes de photopolymérisation dentaires, qui émettent dans le spectre visible (400–700 nm). Les recherches en cours à l’Université de Gand s’orientent donc vers des photo-initiateurs efficaces sous lumière visible (bleue). Deux systèmes particulièrement prometteurs dans ce contexte sont le lithium phényl-2,4,6-triméthylbenzoylphosphinate (LAP) et le complexe ruthénium/SPS, synthétisé par l’équipe du professeur Khoon de l’université a Sydney.
Afin de comprendre comment les hydrogels se forment en présence de ces photo-initiateurs sous lumière bleue, la rhéologie in situ est utilisée. Cette technique permet de suivre l’évolution des propriétés mécaniques d’un matériau au cours du processus de réticulation. Ainsi, on peut comparer la vitesse de durcissement de la GelMA et de la GelNB, ainsi que leur potentiel en applications dentaires.
Figure 1: Graphiques rhéologiques de la réticulation de GelMA et GelNB en présence de 0,05% LAP ; la réticulation réussie est confirmée lorsque le module de stockage devient supérieur au module de perte du matériau. Le GelNB reticule plus vite que le GelMA
Figure 2: Graphiques rhéologiques de la réticulation de GelMA et GelNB en présence de 0,1/7,5 mM Ru/SPS ; la réticulation réussie est confirmée lorsque le module de stockage devient supérieur au module de perte du matériau.
La rhéologie in situ a confirmé que la GelMA comme la GelNB pouvaient être réticulées avec succès en présence de LAP ou du système d’initiation ruthénium/SPS. Les deux initiateurs ont conduit à des hydrogels stables sous une irradiation dans la gamme 400–500 nm, démontrant ainsi leur efficacité. Toutefois, avec une lampe dentaire standard, seul le système ruthénium/SPS s’est révélé efficace. Pour des applications cliniques en dentisterie, les travaux se poursuivront donc avec le ruthénium/SPS comme initiateur dans les hydrogels injectables.
Figure 3: Réticulation d’hydrogels de différentes compositions sous lampe dentaire (460 nm)
(1) 10% Gel-NB 0,1/7,5 mM Ru/SPS + 2% dexaméthasone
(2) 10% Gel-NB 0,2/4 mM Ru/SPS + 2% dexaméthasone
(3) 10% Gel-MA 0,1/7,5 mM Ru/SPS + 2% dexaméthasone
(4) 10% Gel-MA 0,2/4 mM Ru/SPS + 2% dexaméthasone
En modulant davantage la densité de réticulation et la dégradation, il devient possible de concevoir des systèmes capables de libérer progressivement des antibiotiques ou des anti-inflammatoires (comme la dexaméthasone) dans le tissu environnant. La GelMA permet en général une libération plus longue mais moins contrôlée, tandis que la GelNB autorise une libération précise et prévisible. Les deux approches présentent des avantages spécifiques selon les besoins thérapeutiques. Qu’il s’agisse de thérapie cellulaire ou de délivrance de médicaments, les hydrogels de gélatine nous rapprochent de traitements dentaires plus intelligents et moins invasifs—des thérapies qui non seulement restaurent, mais participent activement à la régénération tissulaire.
