Un nouveau type de pansement osseux piège l'adénosine produite naturellement près de la cassure, qui favorise et accélère la guérison sur le site avant de libérer lentement l'adénosine dans le corps. Crédit :Shyni Varghese, université de Duke
Des chercheurs de l'Université Duke ont conçu un pansement qui capture et maintient une molécule pro-guérison sur le site d'une fracture osseuse pour accélérer et améliorer le processus naturel de guérison.
Dans une étude de preuve de principe avec des souris, le pansement a contribué à accélérer la formation de cals et la vascularisation pour obtenir une meilleure réparation osseuse en trois semaines.
La recherche pointe vers une méthode générale pour améliorer la réparation osseuse après des dommages qui pourrait être appliquée aux produits médicaux tels que les bandages biodégradables, revêtements d'implants ou greffes osseuses pour les défauts critiques.
Les résultats paraissent en ligne le 12 décembre dans la revue Matériaux avancés .
En 2014, Shyni Varghese, professeur de génie biomédical, génie mécanique et science des matériaux, et orthopédie à Duke, étudiait comment les biomatériaux populaires à base de phosphate de calcium favorisent la réparation et la régénération osseuses. Son laboratoire a découvert que la biomolécule adénosine joue un rôle particulièrement important dans la stimulation de la croissance osseuse.
Après une étude plus approfondie, ils ont découvert que le corps inonde naturellement la zone autour d'une nouvelle lésion osseuse avec les molécules d'adénosine pro-guérison, mais ces niveaux localement élevés sont rapidement métabolisés et ne durent pas longtemps. Varghese s'est demandé si le maintien de ces niveaux élevés plus longtemps aiderait le processus de guérison.
Shyni Varghèse, professeur de génie biomédical, génie mécanique et science des matériaux, et orthopédie à l'Université Duke. Crédit :Université Duke
Mais il y avait un hic.
"L'adénosine est omniprésente dans tout le corps à de faibles niveaux et remplit de nombreuses fonctions importantes qui n'ont rien à voir avec la cicatrisation osseuse, " Varghese a déclaré. "Pour éviter les effets secondaires indésirables, nous avons dû trouver un moyen de maintenir l'adénosine localisée dans les tissus endommagés et à des niveaux appropriés."
La solution de Varghese était de laisser le corps dicter les niveaux d'adénosine tout en aidant le biochimique à rester un peu plus longtemps autour de la blessure. Elle et Yuze Zeng, un étudiant diplômé du laboratoire de Varghese, conçu un pansement en biomatériau appliqué directement sur l'os cassé qui contient des molécules de boronate qui s'accrochent à l'adénosine. Cependant, les liaisons entre les molécules ne durent pas éternellement, qui permet une libération lente de l'adénosine du pansement sans s'accumuler ailleurs dans le corps.
Dans l'étude actuelle, Varghese et ses collègues ont d'abord démontré que les biomatériaux poreux incorporés avec des boronates étaient capables de capturer la poussée locale d'adénosine à la suite d'une blessure. Les chercheurs ont ensuite appliqué des bandages apprêtés pour capturer l'adénosine de l'hôte ou des bandages préchargés d'adénosine sur les fractures du tibia chez la souris.
Après plus d'une semaine, les souris traitées avec les deux types de bandages guérissaient plus rapidement que celles avec des bandages non amorcés pour capturer l'adénosine. Au bout de trois semaines, alors que toutes les souris de l'étude ont montré une guérison, ceux traités avec l'un ou l'autre type de bandage à l'adénosine ont montré une meilleure formation osseuse, un volume osseux plus élevé et une meilleure vascularisation.
Ce graphique montre la progression de la guérison d'une fracture chez une souris traitée avec un nouveau type de bandage osseux qui piège l'adénosine native (en haut), est préchargé en adénosine externe (au milieu), et n'a pas d'adénosine du tout. L'adénosine séquestrée aide clairement les fractures à cicatriser plus rapidement à l'œil nu jusqu'à 14 jours, avec des coupes transversales des os montrant plus de densité et de vascularisation après 21 jours. Crédit :Shyni Varghese, université de Duke
Les résultats ont montré que non seulement les bandages de piégeage d'adénosine favorisent la guérison, ils fonctionnent qu'ils piègent l'adénosine native ou qu'ils en soient artificiellement chargés, qui a des implications importantes dans le traitement des fractures osseuses associées au vieillissement et à l'ostéoporose.
"Nos travaux antérieurs ont montré que les patients atteints d'ostéoporose ne produisent pas d'adénosine lorsque leurs os se brisent, ", a déclaré Yuze. "Ces premiers résultats indiquent que ces bandages pourraient aider à fournir l'adénosine nécessaire pour réparer leurs blessures tout en évitant les effets secondaires potentiels."
Varghese et Yuze voient également plusieurs autres voies à suivre pour les applications biomédicales. Par exemple, ils imaginent un pansement biodégradable qui piège l'adénosine pour aider à guérir les os cassés et se décompose ensuite dans le corps. Ou pour les patients ostéoporotiques, un pansement permanent qui peut être rechargé en adénosine sur les sites qui souffrent de blessures répétées. Ils envisagent également un gel lubrifiant armé d'adénosine qui peut aider à prévenir les lésions osseuses causées par l'usure associée aux chirurgies articulaires reconstructives ou à d'autres implants médicaux.
"Nous avons démontré qu'il s'agit d'une approche viable et avons déposé un brevet pour les futurs dispositifs et traitements, Mais nous avons encore un long chemin à parcourir, " a déclaré Varghese. " Les bandages pourraient être conçus pour capturer et retenir l'adénosine plus efficacement. Et bien sûr, nous devons également déterminer si ces résultats sont valables chez l'homme ou pourraient provoquer des effets secondaires. »
