Les hernies sont l'une des blessures des tissus mous les plus courantes. Les hernies se forment lorsque le contenu intra-abdominal, comme une anse de l'intestin, passe à travers les faibles, zones défectueuses ou blessées de la paroi abdominale.

La condition peut développer des complications graves, par conséquent, la réparation d'une hernie peut être recommandée. La réparation consiste à implanter chirurgicalement un maillage prothétique pour soutenir et renforcer la paroi abdominale endommagée et faciliter le processus de cicatrisation. Cependant, les implants à mailles actuellement utilisés sont associés à des complications postchirurgicales potentiellement indésirables.

« Bien que les implants en treillis pour hernie soient mécaniquement solides et soutiennent le tissu abdominal, mettre le patient à l'aise au départ, c'est un problème courant qu'environ trois jours après la chirurgie, l'implant peut provoquer une inflammation qui, dans deux à trois semaines, affectera les organes voisins, " a déclaré le Dr Crystal Shin, professeur adjoint de chirurgie au Baylor College of Medicine et auteur principal de cette étude cherchant à trouver une solution aux complications des hernies postchirurgicales.

Les implants maillés échouent la plupart du temps car ils favorisent l'adhésion de l'intestin, foie ou d'autres organes viscéraux au maillage. Au fur et à mesure que les adhérences grandissent, le maillage rétrécit et durcit, pouvant entraîner des douleurs chroniques, une occlusion intestinale, saignements et mauvaise qualité de vie. Certains patients peuvent avoir besoin d'une deuxième intervention chirurgicale pour réparer d'abord l'échec. "L'inflammation est également une préoccupation sérieuse, " a déclaré le Dr Ghanashyam Acharya, professeur agrégé de chirurgie à Baylor. "Actuellement, l'inflammation est contrôlée par des médicaments ou des anti-inflammatoires, mais ces médicaments perturbent également le processus de guérison car ils bloquent la migration des cellules immunitaires vers le site de la blessure. »

« Pour faire face à ces complications, nous avons développé une approche non pharmacologique en concevant un nouveau maillage qui, en plus de fournir un soutien mécanique au site de la blessure, agit également comme un système de modulation de l'inflammation, " dit Shin.

Les contraires s'attirent

"Une innovation majeure de notre conception est le développement d'un Biomesh qui peut réduire l'inflammation et, par conséquent, minimiser l'adhérence des tissus au treillis qui conduit à la douleur et à l'échec de la chirurgie, ", a déclaré Shin. Des médiateurs inflammatoires appelés cytokines apparaissent là où le maillage est implanté quelques jours après la chirurgie. Certaines des principales cytokines de l'implant, IL1-β, IL6 et TNF-α, ont une charge de surface positive due à la présence des acides aminés lysine et arginine.

"Nous avons émis l'hypothèse que Biomesh avec une charge de surface négative capturerait les cytokines chargées positivement, comme les charges électriques opposées sont attirées les unes aux autres, " Acharya a déclaré. "Nous nous attendions à ce que le piégeage des cytokines dans le maillage réduise leur effet inflammatoire et améliore la réparation des hernies et le processus de guérison."

Pour tester leur nouvelle idée, les chercheurs ont utilisé une bioimprimante 3-D pour fabriquer Biomesh d'un polymère appelé polymère poly (alcool vinylique) réticulé au phosphate (X-PVA). Grâce à une expérimentation approfondie, ils ont optimisé les propriétés mécaniques afin que la maille résiste à une pression abdominale maximale à plusieurs reprises sans aucune détérioration de sa résistance mécanique pendant plusieurs mois. Ils ont également montré que leur Biomesh ne dégradait pas ou ne réduisait pas ses propriétés élastiques au fil du temps et n'était pas toxique pour les cellules humaines.

Tibia, Acharya et leurs collègues ont confirmé en laboratoire que ce Biomesh peut capturer des cytokines chargées positivement. Encouragé par ces résultats, les chercheurs ont testé leur Biomesh dans un modèle de rat de réparation de hernie, en le comparant à un type de treillis largement utilisé en clinique pour la réparation chirurgicale des hernies.

Le nouveau Biomesh imprimé en 3D minimise les complications postchirurgicales de la réparation d'une hernie dans un modèle animal

Le Biomesh nouvellement conçu a minimisé efficacement les complications postchirurgicales de la réparation des hernies dans un modèle animal. Les chercheurs ont examiné le Biomesh pendant quatre semaines après son implantation. Ils ont découvert que le Biomesh nouvellement conçu avait capturé environ trois fois la quantité de cytokines capturées par le maillage couramment utilisé. Les cytokines sont de courte durée dans le corps. Au fur et à mesure qu'ils se dégradent, ils permettent au maillage de capturer plus de cytokines.

Surtout, aucun tissu viscéral n'avait adhéré au nouveau Biomesh, tandis que le niveau d'adhérence tissulaire était extrême dans le cas du maillage couramment utilisé. Ces résultats ont confirmé que le nouveau Biomesh est efficace pour réduire les effets de la réponse inflammatoire et prévenir les adhérences viscérales. En outre, le nouveau maillage n'a pas entravé la cicatrisation de la paroi abdominale après la réparation chirurgicale d'une hernie dans des modèles animaux.

"Ce Biomesh est unique et conçu pour améliorer les résultats et réduire les complications et les symptômes aigus et à long terme associés à la réparation des hernies. Avec plus de 400, 000 chirurgies de réparation de hernie effectuées chaque année aux États-Unis, le nouveau Biomesh répondrait à un besoin majeur non satisfait, " dit Shin. " Il n'y a pas de tel filet chirurgical composite multifonctionnel disponible, et le développement d'un Biomesh largement applicable serait une avancée majeure dans la réparation chirurgicale de la hernie et d'autres défauts des tissus mous. Nous menons d'autres études précliniques avant que notre approche puisse être transposée en clinique. La fabrication du Biomesh est hautement reproductible, évolutif et modifiable."

"Ce concept de contrôle de l'inflammation par les propriétés physico-chimiques des matériaux est nouveau. Le treillis a été conçu à l'origine pour la résistance mécanique. Nous nous sommes demandé, pouvons-nous créer un nouveau type de maillage en utilisant les propriétés physiques et chimiques des matériaux ?", a déclaré Acharya. "Dans les années 1950, Le Dr Francis C. Usher du département de chirurgie de Baylor a développé le premier treillis en polypropylène pour la réparation des hernies. Nous avons développé un treillis de nouvelle génération qui fournit non seulement un soutien mécanique, mais joue également un rôle physiologique dans la réduction de la réponse inflammatoire qui cause des problèmes cliniques importants. » Lire l'étude complète dans le journal Matériaux avancés .