Les nanotechnologies pour la médecine régénérative

par le professeur Thomas Webster

La nanotechnologie offre de nouveaux outils d'ingénierie qui peuvent nous aider à résoudre les problèmes de conception liés à la construction de meilleurs implants. Dans le contexte de l'ingénierie biomédicale, les récentes avancées technologiques font que nous avons maintenant la capacité de manipuler des matériaux (et leurs surfaces) avec une précision nanométrique. Cela nous permet de créer des biomatériaux avec des fonctionnalités de la même taille que les protéines et les cellules avec lesquelles notre implant va interagir.

Tentative de disposer de cellules traversent les matériaux classiques de taille est analogue à demander un humain à voyager à travers les falaises de cisaillement et des vallées accidentées, mais les nanomatériaux offrent une interface implant avec des caractéristiques qui ressemblent davantage aux tissus naturels sur lesquels les cellules se déplacent normalement (et créent eux-mêmes). Bien qu'il existe d'autres raisons pour les nanomatériaux pour affecter les cellules différemment de biomatériaux conventionnels, il semble que tout rendre leurs surfaces ressemblent à des tissus naturels peuvent favoriser la croissance cellulaire. ¹

Le résultat ci-dessus est important parce que l'objectif central dans la conception d'un implant efficace est d'encourager la croissance des cellules de bonnes et de décourager la mauvaise activité des cellules. Bonnes et mauvaises sont des termes relatifs, mais dans le cas des implants osseux, la croissance de cellules osseuses doivent être encouragés, et la croissance des bactéries et l'excès d'activité des cellules immunitaires doivent être évités.

L'effet positif de la croissance de cellules osseuses et l'effet négatif de la croissance des bactéries sur les implants sont plus évidentes que l'effet néfaste d'une hyperactivité des cellules immunitaires. Tout comme le tissu cicatriciel qui se forme sur votre peau, hyperactive cellules immunitaires peuvent entraîner la formation de tissu cicatriciel granuleux sur la surface des implants menant à l'échec implantaire. Les macrophages, les cellules qui font partie du système immunitaire du corps, sont parmi les joueurs biologiques qui contribuent à la formation de tissu cicatriciel à l'intérieur du corps. L'activation des macrophages excessive doit être évitée afin d'éviter la formation de tissu granuleux sur la surface de l'implant.

Des études récentes commencent à confirmer que la nanotechnologie peut être utilisée pour la conception d'un implant plus efficace. Il est maintenant possible de faire des surfaces de l'implant qui ressemblent davantage os natif de la rugosité de surface et de la chimie que les implants traditionnels. Ces nouvelles surfaces biomimétiques sont biocompatibles et montrer une bonne croissance des cellules osseuses. ² Le même est vrai pour beaucoup d'autres organes dans le corps du cœur vers le cerveau.

De plus, juste modifier les surfaces d'implants à nanorough a des résultats positifs. Ces surfaces nanorough permettent de moduler de façon indépendante les taux de croissance de cellules osseuses, les bactéries et les cellules immunitaires à la surface des matériaux implantés. Par exemple, les cellules macrophages formant une cicatrice sont moins actifs sur les nanomatériaux que sur les biomatériaux conventionnels, tandis que les cellules osseuses sont plus actifs sur les nanomatériaux. ^{3 , 4} En plus de ce résultat, les débris d'usure des implants avec des caractéristiques de surface nanométrique est moins toxique pour les tissus environnants que celle des implants classiques. ⁵ Par ailleurs, des études récentes ont démontré que les surfaces nanostructurées réduire la colonisation bactérienne. ^{6 , 7} Les résultats ci-dessus suggèrent que la nanotechnologie peut être utilisée pour la conception d'un implant plus efficace réduisant le besoin de chirurgies de révision.

Références

1. Bruder JM et al. 2007, J Sci BioMater Polym Ed., 18 (8) :967-82.
2. Zhang et al. 2008, Int J nanomédecine, 3 (3): 323-334.
3. Khang D et al. 2009, Acta BioMater. 5 (5) :1425-32.
4. Webster et al. 2000, biomatériaux, 21 (17) :1803-10.
5. Gutwein et al. 2003, biomatériaux, 25 (18) :4175-83.
6. Puckett, SD et al. Biomatériaux 2009 31 (4) 706-713
7. Taylor FR et al. 2009 nanomédecine J Int. 4:145-52

Droit d'auteur AZoNano.com, le professeur Thomas Webster (Brown University)