L'hydrogel injecté devient un solide cicatrisant les os lorsqu'il est exposé à la lumière

Qu'elles soient causées par une blessure, une maladie ou d'autres facteurs, les sections osseuses manquantes peuvent être très difficiles à remplacer. Un nouvel hydrogel injectable pourrait toutefois changer la donne en se transformant en un matériau de régénération osseuse robuste lorsqu'il est exposé à la lumière visible.

Bien que les lésions osseuses telles que les fractures guérissent généralement d’elles-mêmes, de grandes sections d’os manquantes (appelées « déficits osseux ») ne repoussent souvent jamais.

En conséquence, il faut généralement les combler avec un morceau de tissu osseux prélevé sur l'un des os de la jambe du patient. Cette procédure est non seulement invasive et douloureuse, mais elle ne fait que déplacer le déficit osseux d'une partie du squelette à une autre.

À la recherche d’une alternative plus efficace, certains groupes développent des matériaux poreux semblables à de l’os qui sont placés dans le déficit au lieu de l’os réel.

Les cellules du tissu osseux adjacent migrent progressivement vers ce matériau, où elles se reproduisent au fur et à mesure que le matériau se biodégrade de manière inoffensive. Au final, le matériau implanté est complètement remplacé par un nouvel os naturel.

Certains de ces matériaux expérimentaux de régénération osseuse sont d'abord imprimés en 3D à l'extérieur du corps, puis fixés dans la zone déficitaire à l'aide d'un adhésif. Malheureusement, ces adhésifs échouent parfois.

Une autre approche consiste à injecter le matériau directement dans le déficit, sous forme de gel qui durcit ensuite pour devenir solide. Bien que cette technique puisse sembler plus efficace, certaines de ces substances mettent beaucoup de temps à durcir, ne sont pas suffisamment biodégradables et/ou manquent de résistance mécanique.

C’est là qu’intervient le nouveau matériel.

Créé par le professeur Hyung Joon Cha et ses collègues de l'Université des sciences et technologies de Pohang en Corée (POSTECH), il s'agit d'un hydrogel composé d'alginate (dérivé d'algues), d'une protéine adhésive de moule bio-conçue, d'ions calcium, d'un produit chimique connu sous le nom de phosphonodiol et d'un agent photoréactif.

Lorsque le gel est injecté dans un déficit osseux puis irradié avec une lumière visible inoffensive, ses chaînes polymères se réticulent les unes avec les autres, ce qui le transforme en un solide poreux et biodégradable qui se lie solidement au tissu osseux adjacent.

Parallèlement à ce phénomène, du phosphate de calcium amorphe se forme dans le matériau. Ce composé très semblable à l'os sert de « perchoir » aux cellules osseuses adjacentes, augmentant la vitesse à laquelle elles se déplacent, se reproduisent et remplacent le matériau par de l'os véritable.

Ce diagramme illustre comment l'hydrogel a pu guérir les déficits osseux chez les rats

L'hydrogel a été testé avec succès sur des rats présentant des déficits osseux fémoraux. On ignore pour l'instant quand les essais sur l'homme pourront commencer.

« Le système d'hydrogel injectable pour la régénération osseuse développé par notre équipe de recherche représente une alternative innovante aux traitements complexes conventionnels pour les maladies osseuses et fera grandement progresser la technologie de régénération du tissu osseux », déclare Hyung Joon Cha.

https://www.postech.ac.kr/eng/achieving-bone-regeneration-and-adhesion-with-harmless-visible-light