Les chercheurs de PolyU conçoivent l'échafaudage neuf d'auto-montage pour induire la régénération osseuse

Les chercheurs de l'université polytechnique de Hong Kong (PolyU) ont conçu et ont fabriqué un échafaudage exécutant d'os d'auto-montage de haut en combinant une mousse de mémoire de forme et une hydroxyapatite (la composante minérale principale du tissu osseux). Il peut implanter en toute sécurité et commodément dans des anomalies osseuses et induire la régénération osseuse, de ce fait améliorant la guérison des blessures et des fractures d'os. À jour, aucun échafaudage d'os sur le marché ne possède un tel effet d'auto-montage de mémoire de forme.

Les chercheurs de PolyU ont développé un échafaudage nouvel d'auto-montage qui peut implanter en toute sécurité et commodément dans des anomalies osseuses et induire la régénération osseuse. L'équipe est aboutie par professeur HU Jinlian (centre) et M. Xie Ruiqi (est parti) à partir de l'institut de les produits textiles et d'habillement, et le M. Guo Xia (droit) à partir du service des sciences de rééducation.

En dépit de la capacité régénératrice d'os, pour de grandes anomalies osseuses dues aux résections de tumeur osseuse ou aux fractures sévères, des cabinets de consultation de greffe osseuse (des autogreffes ou des allogreffes) sont toujours exigés pour orchestrer la régénération osseuse. Avec la fracture osseuse étant une préoccupation mondiale de montée de santé, particulièrement pour les sociétés vieillissantes, comment améliorer greffer le procédé ou induire la régénération osseuse effectivement, ainsi pour aider à détendre la souffrance et pour réduire les frais médicaux de la société, sont devenues un défi de montée pour des scientifiques. Prenant des fractures de hanche d'ostéoporose comme exemple, une dernière étude a projeté que le nombre de cas neufs annuels dans Hong Kong, de 9.590 cette année, sera triplé d'ici 2050 ; tandis que la Malaisie et le Singapour atteindront 3,5 fois au cours de la période.

Un inducteur prometteur exploré par des scientifiques de bureau d'études de tissu est de développer un échafaudage d'os qui peut agir en tant que matrice pour la régénération rapide de tissu, et peut être employé dans le fonctionnement d'une façon minimum invasif afin de réduire le séjour et le risque d'infection d'hospitalisation. L'échafaudage nouvel développé par l'équipe des chercheurs de PolyU, aboutie par professeur HU Jinlian (investigateur principal) et M. Xie Ruiqi à partir de l'institut de les produits textiles et d'habillement, et le M. Guo Xia à partir du service des sciences de rééducation, a offert la découverte prometteuse. L'équipe a l'étroite collaboration avec l'université de Sichuan dans la culture cellulaire et l'animal modélisant pour la recherche.

Caractéristiques de l'échafaudage nouvel de l'os de PolyU

L'échafaudage nouvel fait de mousse de polyuréthane de mémoire de forme (un type de matière plastique) et nano-particules (HA) de hydroxyapatite est caractérisé par son effet remarquable d'auto-montage. Comme matériau de mémoire de forme, l'échafaudage peut être rendu compact à 0°C, être implanté avec la forme compacte à la température ambiante, et récupérer à sa forme originelle complet à 40°C. L'échafaudage peut remplir ainsi les anomalies osseuses irrégulières parfaitement. Les températures transitoires, avec la gamme près des températures physiologiques du corps humain, améliorent également la faisabilité d'employer l'échafaudage en chirurgie mini-invasive.

L'échafaudage d'auto-montage possède une structure hautement poreuse avec les pores interconnectés pour permettre à des cellules le transfert et la formation des tissus neufs. La taille moyenne de pore de l'échafaudage est le μm 670 (le diamètre des cheveux est le μm environ 100), qui est proche de celui de l'os trabeculaire (la couche interne d'os) et imite ainsi in vivo le micro-environnement réel. La structure optimale de l'échafaudage est environ 60% de vides de l'espace.

La force mécanique de l'échafaudage ne peut ni être si basse (peut entraîner la déformation ou le crashes) ni trop élevée (peut réduire la densité du tissu osseux environnant). La résistance à la pression de l'échafaudage d'auto-montage développé par PolyU est conçue à 13.6MPa (Megapascal), qui est comparable à celui de l'os trabeculaire. Les essais en laboratoire prouvent également que l'échafaudage d'auto-montage est biocompatible et n'a aucune cytotoxicité.

Étude des animaux sur la régénération osseuse

« Notre équipe de recherche autre a examiné le rendement de l'échafaudage d'auto-montage en facilitant la régénération osseuse par une étude fémorale de défectuosité de lapin. Les résultats prouvent que notre échafaudage a surmonté les désavantages des échafaudages traditionnels de polymère, et ont le potentiel grand pour la régénération osseuse, » a dit professeur HU.

Dans l'étude des animaux, 18 lapins avec une anomalie osseuse fémorale dans chaque genou, composant un total de 36 lésions, ont été divisés en groupe expérimental et groupe témoin.

Les anomalies osseuses des lapins au groupe expérimental ont été implantées avec des échafaudages d'auto-montage (avec la taille initiale autour de 5% plus grand que les anomalies osseuses) compacts environ à 50% de leur taille initiale. Après le déclenchement avec 40°C saline, les échafaudages ont augmenté de la forme compacte pour remplir défectuosité en 60 secondes. Les anomalies osseuses au groupe témoin ont été laissées non remplies.

Pendant douze semaines après la chirurgie, le groupe expérimental a manifesté une pénétration plus rapide de tissu osseux en volume. Il y avait 46% de pénétration d'os, ou la proportion de défectuosités totales étant réparées. Au contraire, le groupe témoin a eu seulement 24%.

L'échafaudage d'auto-montage a été prouvé induisant la formation des osteoblasts et des vaisseaux sanguins, qui sont responsables de la synthèse du tissu osseux. Au groupe expérimental, pendant 12 semaines après la chirurgie, le nombre de bourgeons neovascular s'est développé sur les échafaudages était 4 fois de cela au groupe témoin. D'ailleurs, 5% de surface osseuse a été couvert par des osteoblasts au groupe expérimental alors que le groupe témoin n'a enregistré presque aucun osteoblast.

En conclusion, l'échafaudage nouvel de mémoire de forme développé par PolyU a les avantages de :

  • étant implanté par l'intermédiaire du fonctionnement d'une façon minimum invasif ;
  • auto-adaptation et auto-montage ;
  • structure optimale pour le remodelage osseux ;
  • plein biocompatibility ; et
  • propriétés mécaniques optimales.

Source : https://www.polyu.edu.hk/web/en/media/media_releases/index_id_6565.html