À partir de produits de l’ industrie alimentaire riche en chitine, et après un traitement spécifique fondé sur les principes de la chimie verte, des biomatériaux peuvent être obtenus en utilisant des techniques actuellement employées par l’industrie. La chitine est le second polymère naturel le plus abondant après la cellulose et l’exosquelette des insectes, les arachnides, et les crustacés, entre autres.

Le groupe BIOMAT de l’Université du Pays Basque travaille à l’obtention de chitine à partir de sources alternatives. Les matières premières utilisées par le groupe sont des résidus de l’industrie de la conserve, à partir de laquelle ils espèrent développer une production optimisée de la chitine à travers les protéines, qui peuvent être utilisés dans une large gamme d’applications. Et comme ces matières premières ont des propriétés d’un grand intérêt, parmi lesquels leur biocompatibilité et leur biodégradabilité, les matériaux peuvent être déclinés dans une variété de formats (poudre, granulés, film, hydrogel).

De même, la chitine peut être utilisée comme renfort dans l’obtention d’hydrogels pour des applications biomédicales à base de protéines. Les hydrogels sont des matériaux poreux à haute teneur en eau, formées par des réseaux moléculaires qui confèrent une élasticité élevée et une grande résistance, et qui répondent à un certain nombre d’exigences spécifiques pour la biocompatibilité, la biodégradabilité et la cytotoxicité requis pour des applications biomédicales. En effet, le groupe de recherche a obtenu de très bons résultats lors de l’utilisation de chitines obtenus à partir de  calmars comme substrat dans la fabrication de protéines hydrogels.

Comme l’explique explique Pedro Guerrero, chercheur au groupe BIOMAT, « Imaginez un produit qui est fait de protéines très légères et très fortes qui permet la fixation et la croissance des cellules. Cela paraît compliqué, mais ces dernières années nous avons étudié la façon dont les protéines sont dénaturées en fonction des propriétés requises pour chaque application spécifique. L’un de nos objectifs est de développer de nouveaux matériaux pour des produits similaires aux tissus biologiques, dont des hydrogels qui doivent avoir des propriétés spécifiques afin d’interagir avec des cellules ou certaines classes de médicaments. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux matériaux pour fabriquer des structures 3D, en examinant non seulement les caractéristiques du matériau, mais aussi sa faisabilité en utilisant les techniques industrielles de conception assistée par ordinateur. Le défi ne concerne pas seulement la technologie des imprimantes, mais aussi celle des matériaux qui sont utilisés pour alimenter ces imprimantes. »

Concrètement, cette stratégie consiste à moduler et contrôler les propriétés chimiques, physiques et biologiques dans des conditions réactionnelles modérées pour fabriquer des « échafaudages » tissulaires, en déposant successivement une couche de protéine thermoplastique sur une autre jusqu’à ce que la structure soit complète. Autre avantage de départ, les matériaux à base de protéines sont biocompatibles et biodégradables, et par conséquent, tout à fait appropriés pour l’ingénierie tissulaire.

Une fois que les protéines de matériaux de base sont obtenues, elles doivent répondre à un certain nombre d’exigences pour une utilisation dans l’ingénierie tissulaire pour être biocompatible, biodégradable, sans cytotoxicité, ayant les propriétés mécaniques requises et possédant une porosité et une morphologie adaptée pour favoriser la croissance cellulaire et le transport des métabolites, des nutriments et des molécules bioactives. Les résultats des tests montrent la faisabilité des matériaux développés pour des applications biomédicales.