Pansement piézoélectrique accélère la guérison des fractures.
Les scientifiques ont efficacement rajeuni les os du crâne endommagés chez les souris grâce au développement d’un échafaudage biomimétique indépendant. Ce nouveau “pansement osseux” innovant intègre une structure piézoélectrique et exploite les propriétés favorisant la croissance d’un minéral naturel. L’application de cette technique s’étend à diverses possibilités dans la régénération osseuse et le domaine plus large de la médecine régénérative.
Les substances piézoélectriques produisent une charge électrique lorsqu’elles sont soumises à un stress mécanique. L’os, étant un matériau piézoélectrique, présente un microenvironnement électrique qui influence considérablement le processus de réparation osseuse, stimulant efficacement la régénération osseuse. Néanmoins, le processus complexe de régénération osseuse dépend d’une combinaison de facteurs mécaniques, électriques et biologiques.
Une nouvelle approche intégrant la piézoélectricité et le minéral osseux naturel
Les méthodes actuelles de régénération osseuse, telles que les greffes ou les échafaudages libérant des facteurs de croissance, sont confrontées à des limitations telles que les complications au site donneur, la disponibilité restreinte et les coûts élevés. Des chercheurs du Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) ont introduit une approche innovante de la régénération osseuse, combinant la piézoélectricité avec un minéral osseux naturel.
L’hydroxyapatite (HAp), présente dans les os et les dents, contribue à la résistance structurale et à la régénération osseuse. Couramment utilisée dans les dentifrices pour reminéraliser l’émail, l’HAp a été prouvée pour améliorer l’ostéogenèse (formation osseuse) et agir comme un échafaudage pour la croissance osseuse. Avec ses propriétés piézoélectriques et sa surface rugueuse, l’HAp se distingue comme un candidat idéal pour la construction d’échafaudages facilitant la croissance osseuse.
Les chercheurs ont fabriqué un échafaudage biomimétique indépendant en incorporant de l’hydroxyapatite (HAp) dans la structure piézoélectrique du film polymère polyvinylidène fluorure-co-trifluoro éthylène (P(VDF-TrFE)). Cet échafaudage autonome génère des signaux électriques sous pression, ce qui le distingue des recherches antérieures qui ont combiné l’HAp et le P(VDF-TrFE) uniquement comme revêtements sur des prothèses métalliques. Les chercheurs affirment que leur approche innovante offre une plateforme polyvalente pour la régénération osseuse qui va au-delà des applications liées à la surface.
Attachement cellulaire, prolifération et ostéogenèse favorisés par l’HAp dans les comparaisons d’échafaudages
Les comparaisons in vitro entre les échafaudages avec et sans HAp ont révélé une augmentation de 10% à 15% de l’attachement cellulaire sur les échafaudages à base de HAp. Après cinq jours de culture cellulaire, la prolifération cellulaire était de 20% à 30% plus élevée, et il y avait environ 30% à 40% de niveaux d’ostéogenèse plus élevés sur les échafaudages à base de HAp. Ces résultats indiquent que l’HAp maximise les propriétés piézoélectriques de l’échafaudage, créant un environnement similaire à la matrice extracellulaire du corps. La matrice extracellulaire est le composant non cellulaire de tous les tissus, fournissant une structure physique cruciale et des signaux essentiels pour la régénération tissulaire.
Durabilité de l’échafaudage HAp/P(VDF-TrFE) et régénération osseuse améliorée dans un modèle murin
Les chercheurs ont ensuite évalué l’efficacité de leurs échafaudages HAp/P(VDF-TrFE) sur des souris en les plaçant sur des défauts des os du crâne des animaux (calvaria). Ces échafaudages ont maintenu leur intégrité structurelle pendant six semaines sans aucune déformation. Toutes les souris ont survécu à l’expérience et aucun événement indésirable, y compris une infection ou des réponses inflammatoires, n’a été observé. En comparant les souris avec des échafaudages à base de HAp aux groupes témoins sans formation osseuse, une amélioration significative de la régénération osseuse était évidente après deux, quatre et six semaines d’implantation.
Seungbum Hong, l’un des auteurs correspondants de l’étude, a déclaré : “Nous avons développé un matériau composite piézoélectrique à base de HAp qui peut agir comme un ‘pansement osseux’ en accélérant la régénération osseuse. Cette recherche ouvre non seulement la voie à une nouvelle approche dans la conception de biomatériaux, mais est également significative pour étudier les impacts de la piézoélectricité et des propriétés de surface sur la régénération osseuse.”
Lisez l’article original sur : New Atlas
Pour en savoir plus : Thérapie génique permet à 5 enfants sourds d’entendre
