La régénération osseuse est un processus complexe, et les méthodes existantes pour faciliter la régénération, notamment les greffes et la transmission de facteurs de croissance, se heurtent à des limites telles que leur coût élevé. Mais récemment, un matériau piézoélectrique capable de favoriser la croissance du tissu osseux a été développé.

Une équipe de recherche KAIST dirigée par le professeur Seungbum Hong du Département de science et d'ingénierie des matériaux (DMSE) a développé un échafaudage biomimétique qui génère des signaux électriques lors de l'application d'une pression en utilisant la capacité ostéogénique unique de l'hydroxyapatite (HAp). Le HAp est un phosphate de calcium basique présent dans les os et les dents. Cette substance minérale biocompatible est également connue pour prévenir la carie dentaire et est souvent utilisée dans les dentifrices.

Cette recherche a été menée en collaboration avec une équipe dirigée par le professeur Jangho Kim du Département d'ingénierie des biosystèmes de convergence de l'Université nationale de Chonnam. Les résultats sont publiés dans la revue ACS Applied Materials &Interfaces .

Des études antérieures sur les échafaudages piézoélectriques ont confirmé les effets de la piézoélectricité sur la promotion de la régénération osseuse et l'amélioration de la fusion osseuse dans divers matériaux à base de polymères, mais elles étaient limitées dans la simulation de l'environnement cellulaire complexe requis pour une régénération optimale du tissu osseux. Cependant, cette recherche suggère une nouvelle méthode pour utiliser les capacités ostéogéniques uniques de l'HAp afin de développer un matériau qui imite l'environnement du tissu osseux dans un corps vivant.

L'équipe de recherche a développé un procédé de fabrication qui fusionne le HAp avec un film polymère. L'échafaudage flexible et autonome développé grâce à ce processus a démontré son potentiel remarquable pour favoriser la régénération osseuse grâce à des expériences in vitro et in vivo chez le rat.

L’équipe a également identifié les principes de régénération osseuse sur lesquels repose leur échafaudage. À l’aide de la microscopie à force atomique (AFM), ils ont analysé les propriétés électriques de l’échafaudage et évalué les propriétés de surface détaillées liées à la forme cellulaire et à la formation de protéines squelettiques cellulaires. Ils ont également étudié les effets de la piézoélectricité et des propriétés de surface sur l'expression des facteurs de croissance.

Le professeur Hong du DMSE du KAIST a déclaré :« Nous avons développé un matériau composite piézoélectrique à base de HAp qui peut agir comme un « bandage osseux » grâce à sa capacité à accélérer la régénération osseuse. Il a ajouté :"Cette recherche suggère non seulement une nouvelle direction pour la conception de biomatériaux, mais elle est également importante dans la mesure où elle a exploré les effets de la piézoélectricité et des propriétés de surface sur la régénération osseuse."

Plus d'informations : Soyun Joo et al, Échafaudages piézoélectriques et topographiques pour accélérer la régénération osseuse, Matériaux et interfaces appliqués ACS (2024). DOI :10.1021/acsami.3c12575

Informations sur le journal : Matériaux et interfaces appliqués ACS

Fourni par l'Institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST)