Lorsque l'organisme est incapable d'assurer la guérison d'un os suite à une fracture, les médecins optent souvent pour une greffe osseuse. Grâce à une matrice biomimétique améliorée incorporant de faibles doses de facteurs de croissance, la possibilité d'un traitement à moindre coût pour les patients sera bientôt réalisable.
L'os subit constamment ce que l'on appelle des microfractures et assure ainsi la réparation constante face aux forces de charge quotidiennes. Lorsque les os ne parviennent pas à se réparer automatiquement en cas de blessure grave ou de maladie, les greffes osseuses sont généralement nécessaires. Néanmoins, elles sont très limitées, indiquant un besoin urgent de faire appel au génie tissulaire.
Des chercheurs ont donc développé une nouvelle nanomatrice pour satisfaire ce besoin grâce au soutien de l'UE dans le cadre du projet NANOFACT («Development of bioactive nanocomposites for bone tissue engineering applications»). Cette matrice biomimémtique est composée d'hydroxyapatite, soit un composant principal des os et des dents, et de chitosane, un polysaccharide présent dans la carapace de crustacés (exosquelette).
Le chitosane imite le collagène naturel du corps pour assurer une meilleure pharmacocinétique des facteurs de croissance. Ce matériau polymérique naturel possède également des propriétés antimicrobiennes et sert de surface pour la croissance osseuse. La liaison avec la matrice des facteurs de croissance ostéogénique et angiogénique (la protéine morphogénétique osseuse 4 ou BMP-4 et le facteur de croissance endothélial vasculaire A ou VEGF-A, respectivement) induit une croissance osseuse et la vascularisation qui travaillent de concert pour promouvoir la guérison de l'os.
L'hydroxyapatite, le chitosane et les facteurs de croissance ont été mélangés avec un initiateur et un agent de liaison croisée pour produire une matrice solide. Cette dernière libère progressivement les facteurs de croissance à mesure qu'elle se dégrade sous le contrôle de la dégradation in vivo du chitosane.
La cytocompatibilité de la matrice a été confirmée par une co-culture in vitro avec une lignée cellulaire d'os. Des tests in vivo du potentiel ostéogénique de la matrice dans un modèle défectueux de rat a confirmé que la guérison était considérablement améliorée grâce à la présence des facteurs de croissance par rapport à celle dépourvue de ceux-ci.
La matrice NANOFACT agit comme surface et initiatrice pour la croissance de nouveaux os. Elle élimine le besoin de cultiver des cellules prélevées sur les patients une à deux semaines avant la réimplantation et l'administration de doses de facteurs de croissance nécessaire. Les améliorations apportées aux matériaux et de fonctionnalité minimisent l'administration coûteuse de doses de facteurs de croissance nécessaires et réduisent par la même occasion la libération de produits dérivés nocifs pendant la biodégradation.
NANOFACT a atteint la phase de démonstration préclinique d'une matrice orthopédique efficace et sûre pour une réparation osseuse supérieure aux meilleurs traitements actuellement disponibles. L'impact potentiel sur la morbidité des patients et la qualité de vie et sur les systèmes de soins de santé ne peut être sous-estimé.
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