Greffes nerveuses intelligentes basées sur des matériaux composites liés au graphène avec une capacité de déclenchement électrique pour la régénération du système nerveux central et périphérique – Smart2Graph

La mise en œuvre du projet requiert plusieurs étapes importantes, notamment :

- le développement de nanoparticules : l’oxyde de graphène (par la méthode de Hummers modifiée) représente un défi majeur, mais la magnétite (par coprécipitation assistée à partir de précurseurs Fe2+ et Fe3+, avec du PEG et/ou des acides aminés comme agents stabilisants) sera également exploitée comme nanopoudre potentielle pour améliorer la greffe nerveuse ;

- le développement de formulations spécifiques pour la régénération nerveuse, avec un accent particulier sur les biopolymères tels que la fibroïne de soie, le chitosane et l’alginate. Ce développement impliquera la conception de la composition et, comme prévu, la dispersion et l’homogénéité seront les principaux défis lors de l’utilisation de matériaux carbonés et de nanoparticules magnétiques. La formulation sera conçue pour répondre à des caractéristiques importantes, notamment la biocompatibilité, la bioconduction, la stimulabilité électrique et le déclenchement électrique.

Le développement des matériaux de greffage sera réalisé par des techniques appropriées telles que le moulage, l'injection de fibres et de tubes à l'aide de la filière d'électrofilage ou l'impression 3D. Ces techniques permettront d'obtenir les caractéristiques morpho-structurelles adéquates pour la régénération du système nerveux central et périphérique. Le moulage est la méthode la plus simple pour obtenir des films d'épaisseurs spécifiques, suivie d'un électrofilage. Dans les deux cas, le format tubulaire est obtenu par laminage. Les tubes ont été élaborés à l'aide de filières coaxiales : l'alginate a été injecté dans l'aiguille externe et une solution de Ca²? à 50-100 mM dans l'aiguille interne. La formulation a ensuite été directement versée dans cette solution de Ca²? de même concentration. L'impression 3D a été particulièrement utilisée pour le développement de formulations à base de soie, afin de reproduire l'architecture complexe des nerfs et de leurs bifurcations.

Plusieurs aspects peuvent être mentionnés :

- Développement de nanopoudres d'oxyde de graphène (GO) et de nanopoudres magnétiques comme charge pour la greffe nerveuse.

- Obtention et tests in vitro d'échafaudages conducteurs de chitosane-oxyde de graphène sur des cellules en tant que matériaux de greffe nerveuse. Cette étude est particulièrement importante pour déterminer les conditions de dispersion du GO et démontrer le potentiel conducteur et biocompatible de ces greffes, même à forte concentration de GO.

- Potentiel neuro-régénérateur d'échafaudages conducteurs d'alginate-oxyde de graphène : ces formulations ont permis le développement de cellules SH-SY5Y pendant 7 jours et ont assuré une conductivité électrique adéquate à 3, 6 et 9 % de GO, avec une agglomération limitée, malgré la tendance naturelle des matériaux carbonés à s'agglomérer. Leur fort taux d'absorption d'eau (jusqu'à 1000 %) confirme leur potentiel pour la greffe nerveuse. Il est à noter que ces formulations peuvent également être développées sous forme de tubes. - Conduits de guidage nerveux par électro-écriture à chaud : l’électro-écriture à chaud a permis de développer des échafaudages en PCL/PANi/PEDOT:PSS et s’est avérée capable de favoriser la formation de neurites in vitro.

- Développement de bio-encres SF/Col/Gel et de greffes associées : certaines formulations ont pu être élaborées jusqu’à l’obtention d’un modèle expérimental préliminaire et caractérisées par les techniques les plus appropriées, notamment l’évaluation du gel (thixotropie, propriétés rhéologiques et imprimabilité).

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Traduce?i din: Engleza
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Parmi les caractéristiques remarquables, on peut citer :

- une capacité de charge élevée en GO a été obtenue grâce à une méthode d’homogénéisation par broyage et ultrasons, permettant ainsi d’obtenir des composites polymère/GO présentant une homogénéité et une conductivité satisfaisantes ;

- plusieurs formulations ont été développées et seront évaluées comme matériaux de greffe nerveuse afin de sélectionner la composition la plus appropriée.

Articles scientifiques:
• Andreea Grosu-Bularda, Cristian-Vladimir Vancea, Florin-Vlad Hodea, Andrei Cretu, Eliza-Maria Bordeanu-Diaconescu, Catalina-Stefania Dumitru, Vladut-Alin Ratoiu, Razvan-Nicolae Teodoreanu,Ioan Lascar and Cristian-Sorin Hariga; Optimizing Peripheral Nerve Regeneration: Surgical Techniques, Biomolecular and Regenerative Strategies—A Narrative Review; Int. J. Mol. Sci. 2025, 26(8), 3895; doi.org/10.3390/ijms26083895
• Andreea-Isabela Lazar, Aida ?elaru, Alexa-Maria Croitoru, Ludmila Motelica, Ovidiu-Cristian Oprea, Roxana-Doina Tru?ca, Denisa Ficai, Danu?-Ionel Vaireanu, Anton Ficai and Sorina Dinescu; Conductive Chitosan–Graphene Oxide Scaffold with Applications in Peripheral Nerve Tissue Engineering; Polymers 2025, 17(17), 2398; doi.org/10.3390/polym17172398
• Moghaddasi, M., Oktay, B., Bingol, A. B., Yanikoglu, R., Muslu, M., Ozbolat, I. T., & Ustundag, C. B. (2025). Conductive nanocomposite hydrogels for neural tissue engineering: a systematic scoping review of recent trends. Advanced Science, 12(38), e16085; doi.org/10.1002/advs.202416085
• Andreea-Isabela Lazar, Aida ?elaru, Alexa-Maria Croitoru, Ludmila Motelica, Roxana-Doina Tru?ca, Denisa Ficai, Ovidiu-Cristian Oprea, Danu?-Ionel Vaireanu, Anton Ficai, Sorina Dinescu; Neuroregenerative Potential of Conductive Alginate-Graphene Oxide Scaffolds; Polysacharides (under review)

Participation à des conférences:
• Innovations in Nerve Regeneration; IC-ANMBES 2024; Brasov; 17-20.09.2024 (invited lecture)
• Andreea-Isabela LAZAR, Alexa-Maria CROITORU, Ludmila MOTELICA, Ovidiu-Cristian OPREA, Denisa FICAI, Aida ?ELARU, Anton FICAI, Sorina DINESCU; Chitosan-graphene oxide scaffolds support SH-SY5Y growth for peripheral nerve regeneration; Applications of Chemistry in Nanosciences and Biomaterials Engineering NanoBioMat 2025 – Sumer Edition; 25-27 Iunie 2025

Participation au 2e Salon de l'invention:
• Smart nerve Grafts based on Graphene-related composite materials with electric-triggering capability for central and peripheral nervous system regeneration Smart2Graph; Christian Sorin HARIGA; Viorel JINGA; Ayse Ceren Calikoglu Koyuncu; Oguzhan Gunduz; Cem Bulent USTUNDAG; Zehra BETUL AHI; Erwan GUENIN; Christophe EAGLE; Denisa FICAI and Anton FICAI; The International Exhibition of Inventions and Innovative Entrepreneurship; 6-7 June 2025, Chisinau, Republic of Moldova (Gold Medal)
• Smart nerve Grafts based on Graphene-related composite materials with electric-triggering capability for central and peripheral nervous system regeneration Smart2Graph; Christian Sorin HARIGA; Viorel JINGA; Ayse Ceren Calikoglu Koyuncu; Oguzhan Gunduz; Cem Bulent USTUNDAG; Zehra BETUL AHI; Erwan GUENIN; Christophe EAGLE; Denisa FICAI and Anton FICAI; 17th European Exhibition of Creativity and Innovation-EuroInvent 2025, 8-10 May 2025, Iasi, Romania (Diploma of Excellence)