Les scientifiques du projet européen Laser4Surf développent actuellement un module optique multifaisceaux pour traiter les surfaces métalliques des implants dentaires afin d'obtenir la meilleure adhérence cellulaire et les meilleures propriétés antibactériennes. "Le traitement de surface permet soit une plus grande surface de contact entre l'implant et l'os soit une meilleure affinité quant à l'interaction chimique entre la cellule et l'implant, " explique Marilys Blanchy, un responsable recherche &développement chez Rescoll, l'un des partenaires du projet. Rescoll est un centre technologique, spécialisé en science des polymères, revêtement adhésif et dispositifs médicaux, basée à Bordeaux, sur la côte atlantique française.

Les matériaux utilisés jusqu'à présent en dentisterie implantaire sont biocompatibles avec le corps, mais inerte lié à l'adhésion cellulaire à la surface du dispositif. Malgré les bons résultats, les scientifiques visent à créer une ostéointégration plus rapide, c'est-à-dire la connectivité entre l'appareil médical et les cellules humaines. Une technologie actuellement utilisée est le mordançage à l'acide - l'application d'agents chimiques afin de rendre la surface rugueuse et de créer une texture plus fonctionnelle et une nouvelle topographie. « De tels traitements chimiques ne sont pas biocompatibles, et doivent donc être retirés avant l'implantation, " explique Marilys Blanchy. Une autre méthode actuellement utilisée est le sablage, dans lequel des particules dures sont projetées sur la surface de l'implant pour augmenter sa rugosité. Mais ici, trop, les experts ont soulevé des questions critiques, car le sablage peut contaminer la surface de l'implant.

Géométrie nanométrique

Ces deux pratiques actuelles fonctionnent à l'échelle du micron, qui est un millionième de mètre, considérant que la nouvelle technique à base de laser traitera la surface à l'échelle nanométrique, qui est un milliardième de mètre. Les faisceaux laser à impulsions ultra-courtes peuvent créer des motifs réguliers sur la surface, appelées structures périodiques de surface induites par laser (LIPSS), ce qui signifie que les scientifiques peuvent désormais adapter une géométrie très précise sur la surface et donc même contrôler la topographie de surface de l'implant à l'échelle nanométrique.

Les cellules ont la capacité de détecter ces nanostructures. Lorsque l'implant est inséré, les cellules entrent en contact avec sa surface structurée et sont capables de proliférer et de s'étendre le long des motifs. "Si l'implant a une surface lisse, surface polie, les cellules n'adhéreront pas bien. D'autre part, les cellules ne s'adaptent pas à une surface hérissée avec des bords durs, Soit, " dit Blanchy.

La solution est de mettre en place la bonne topographie pour augmenter la surface de contact de l'implant et donner aux cellules plus d'espace pour se déplacer. Cette technologie est également très propre, car il ne modifie pas la structure chimique du matériau. Les changements ne sont que mécaniques et concernent la topographie et la rugosité. "Au lieu d'avoir un rude, surface plane, nous aurons une surface composée de pics et de vallées, " dit Marilys Blanchy.

Les cellules osseuses sont naturellement habituées à une architecture poreuse, semblable à la microstructure d'un os, les scientifiques ont donc longtemps essayé d'imiter les caractéristiques architecturales naturelles sur la surface de l'implant pour stimuler l'adhésion cellulaire.

« Comment pouvons-nous tromper les cellules ostéoformatrices ? Une façon est d'utiliser un tel traitement au laser, préserver la composition de l'implant tout en générant des pores en surface, dont les dimensions peuvent être ajustées, " dit le professeur Izabela Stancu, chercheur en biomatériaux, biofonctionnalisation et échafaudages bio-inspirés. Elle attire l'attention sur le type de rugosité obtenue après les traitements laser auxquels les cellules peuvent réagir spécifiquement. Parfois, des différences de 10 microns ou 50 nanomètres peuvent être statistiquement significatives dans la réponse cellulaire.

« L'avantage de tels traitements laser est leur flexibilité pour générer une architecture personnalisée, améliorant la surface de contact entre les tissus vivants et les implants synthétiques. Quand on parle d'ingénierie de surface des produits implantables, qu'ils utilisent des tissus mous ou durs, les scientifiques réfléchissent aux caractéristiques naturelles à imiter à l'interface tissu-biomatériau pour déclencher l'adhésion cellulaire. Ainsi, les cellules peuvent reconnaître la surface de l'implant comme étant similaire au microenvironnement naturel avec lequel elles sont familières, " explique le Pr Stancu.

Les médecins travaillant aujourd'hui avec des implants signalent également des échecs dans le maintien à long terme de la santé péri-implantaire (autour de l'implant). « Considérant que plus de 97 % des implants s'intègrent, nos efforts doivent se concentrer sur la prévention des maladies péri-implantaires, ce qui peut conduire à la perte progressive de l'ostéointégration, entraînant une destruction osseuse, " dit le Dr Ignacio Sanz Sánchez, mentor du programme d'éducation à l'Association européenne pour l'ostéointégration, et Professeur à la Faculté d'Odontologie, Université Complutense de Madrid, Espagne. L'ostéointégration étant prévisible, il ajoute, "la science progresse dans le domaine des surfaces d'implants biologiques, essayant d'accélérer le processus de guérison et d'avoir des propriétés antibactériennes afin de prévenir les maladies péri-implantaires."

Néanmoins, il y a encore des défis avant que la technologie puisse offrir un maximum d'avantages. Outre la rugosité adéquate, l'implant en titane a également besoin de la bonne hydrophilie, qui est sa capacité à absorber ou adsorber l'eau. Les cellules sont très hydrophiles, ainsi, une surface hydrophile aide la cellule à adhérer à la surface de l'implant. « Une forte rugosité peut induire une certaine hydrophobie (propriété de repousser l'eau). Il faut donc trouver un compromis entre rugosité et hydrophilie. Nous y travaillons aujourd'hui et espérons le surmonter, " dit Marilys Blanchy.

Les recherches sur le traitement sont toujours en cours, et la prochaine étape sera de parcourir le chemin sinueux de la réglementation. Des expériences sont en cours pour vérifier s'il existe des problèmes chimiques potentiels qui pourraient entraver la biocompatibilité. Des tests Vivo en laboratoire seront effectués pour prouver la fonctionnalité sur différents modèles induits par laser. « Il y a deux principaux avantages à utiliser le laser pour traiter l'implant :nous savons que le matériau est biocompatible avec le corps, et deuxieme, il sera mieux conforme aux réglementations médicales y afférentes. Si la chimie à la surface de l'implant n'a pas été modifiée, le matériau lui-même n'aura pas changé, donc le produit est sûr, " ajoute Blanchy.