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Posté par Isabelle le Mardi 18/07/2017 à 00:00
Des implants osseux intelligents
Des chercheurs européens ont réuni leurs compétences pour créer de nouveaux implants biomédicaux. Grâce à une approche innovante, ils ont réalisé toute une série de matrices favorisant la croissance et la différenciation des cellules.

Le vieillissement (La notion de vieillissement décrit une ou plusieurs modifications fonctionnelles diminuant progressivement l'aptitude d'un objet, d'une information ou d'un...) de la population couplé à l'augmentation planétaire (Un planétaire désigne un ensemble mécanique mobile, figurant le système solaire (le Soleil et ses planètes) en tout ou partie....) du nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'accidents entraîne l'accroissement des besoins en implants orthopédiques. Pour soigner les fractures osseuses ou réparer efficacement les tissus endommagés tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en améliorant la récupération post-implantatoire et en réduisant les coûts opérationnels, de nouvelles approches sont nécessaires dans la réalisation même de ces implants osseux.

Le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) PLASMANANOSMART (Plasma- and electron beam-assisted nanofabrication of two-dimensional (2D) substrates and three-dimensional (3D) scaffolds with artificial cell-instructive niches for vascular and bone implants), financé par l'UE, a justement exploré de nouvelles voies de préparation de substrats 2D ou de matrices tridimensionnelles fonctionnelles. Les partenaires du projet voulaient utiliser ces matrices pour construire des niches synthétiques de croissance cellulaire adaptées aux implants cardiovasculaires et osseux.

Comme matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) de départ, les chercheurs ont sélectionné le poly(?-hydroxybutyrate), le polycaprolactone et le poly(3-hydroxybutyrate-co-hydroxyvalérate) (PHBV) ainsi que des alliages métalliques et un enrobage en hydroxyapatite (HA). Différentes matrices de structure, morphologie, stœchiométrie et épaisseur variables ont ainsi été générées avec un revêtement nanostructuré. En visualisant la structure interne (En France, ce nom désigne un médecin, un pharmacien ou un chirurgien-dentiste, à la fois en activité et en formation à l'hôpital ou en cabinet pendant une durée...) de ces matrices par rayons X, les chercheurs ont pu établir la meilleure composition en matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe...) de biodégradation (La biodégradation est la décomposition/dégradation de matières organiques par des micro-organismes (bactéries, champignons et algues). Les matériaux sont convertis en dioxyde de carbone...) et de résistance à la corrosion. Les rayons X se sont de fait, révélés un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande...) d'analyse de haute résolution pour la détermination de la taille et de la répartition spatiale des nanoparticules.

Le revêtement constitué de phosphate (Un phosphate, en chimie inorganique, est un sel d'acide phosphorique résultant de l'attaque d'une base par de l'acide phosphorique.) de calcium a montré qu'il facilitait de manière très efficace, l'adhésion (En physique, l'adhésion est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui se produisent lorsque l’on met en contact intime deux matériaux,...), la prolifération et la différenciation des cellules. Les composites contenant des nanoparticules à base d'hydroxyapatite et enrichies en particules inorganiques présentaient également des propriétés mécaniques et biologiques améliorées.

En s'appuyant sur la microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre visible des éléments invisibles à...) photonique et électronique, les chercheurs ont pu étudier la morphologie et la croissance des cellules sur des substrats de culture (La définition que donne l'UNESCO de la culture est la suivante [1] :) bidimensionnels et sur des milieux tridimensionnels plus proches de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme...) physiologique des tissus. Afin d'imiter ce dernier et pouvoir étudier l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) des cellules avec les matériaux de la matrice, ils ont utilisé des bioréacteurs fermés dans lesquels ils ont introduit les nutriments et éliminé les produits du métabolisme (Le métabolisme est l'ensemble des transformations moléculaires et énergétiques qui se déroulent de manière ininterrompue dans la cellule ou l'organisme vivant. C'est un processus ordonné, qui fait...) cellulaire de manière continue.

Les résultats de cette étude ont été communiqués au grand public en mettant plus particulièrement l'accent sur l'importance de ces nouveaux biomatériaux pour l'amélioration de la vie (La vie est le nom donné :) quotidienne. Ces matrices générées pour la construction d'implants osseux remplaceront à terme les matériaux bio-inertes et bioactifs en ouvrant la voie à l'exploitation de niches artificielles qui soutiennent la croissance et la différenciation cellulaire.

Pour plus d'information voir:
Final Report Summary - PLASMANANOSMART (Plasma- and electron beam-assisted nanofabrication of two-dimensional (2D) substrates and three-dimensional (3D) scaffolds with artificial cell-instructive niches for vascular and bone implants)

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Source: CORDIS-Europa