Les chercheurs en nanotechnologie de l'Université Murdoch ont réussi à mettre au point des matériaux synthétiques qui ont encouragé la formation osseuse chez les moutons.

L'avancement signifie que l'utilisation réussie de matériaux synthétiques dans les greffes osseuses pour les patients humains est un pas de plus. Le matériau pourrait également avoir des applications futures potentielles dans la réparation des fractures et la chirurgie reconstructive.

Actuellement, l'os du patient, Des dons d'os ou de matériaux artificiels sont utilisés pour les greffes osseuses, mais les limitations de toutes ces options ont incité les chercheurs à étudier comment les matériaux synthétiques peuvent être améliorés.

Le Dr Eddy Poinern et son équipe du Murdoch Applied Nanotechnology Research Group ont travaillé avec des formes en poudre de la biocéramique hydroxyapatite (HAP) pour former des pastilles avec une structure semblable à une éponge qui ont ensuite été implantées avec succès derrière les épaules de quatre moutons par des collaborateurs de l'école. des sciences vétérinaires et de la vie à l'Université Murdoch.

HAP est déjà utilisé dans un certain nombre d'applications biomédicales telles que l'augmentation osseuse en dentisterie en raison de sa similitude avec le composant minéral inorganique de l'os humain. Mais les traitements de HAP afin qu'il puisse être utilisé avec succès dans une greffe osseuse doivent encore être développés en raison des complexités liées à la compatibilité et aux limitations de charge de HAP.

Le Dr Poinern et son équipe ont préparé des pastilles de densité et de porosité variables à l'aide de diverses méthodes chimiques, notamment le frittage, ultrasons et micro-ondes. Quatre pastilles ont été implantées dans les muscles de chacun des moutons, démontrant plus tard une bonne bio-compatibilité, y compris la colonisation cellulaire mixte après quatre semaines et même la formation d'os nouveau 12 semaines après la chirurgie.

« L'utilisation de matériaux synthétiques de cette manière est difficile et compliquée car ils doivent être conçus pour être poreux et reproduire les différentes propriétés physiques, propriétés chimiques et mécaniques trouvées dans le tissu osseux naturel, " a expliqué le Dr Poinern.

"Ils doivent également être non toxiques et avoir un taux de dégradation qui permettra aux cellules de l'hôte de recoloniser régulièrement la zone et de permettre la formation de vaisseaux sanguins nécessaires à l'apport de nutriments aux tissus osseux en formation.

"Nous savions déjà que l'HAP synthétique était un bon matériau à étudier pour une éventuelle utilisation en médecine osseuse, mais nous devions découvrir si les pastilles que nous avions conçues étaient biocompatibles.

"Nos résultats ont été très positifs - nos pastilles ont agi comme un échafaudage pour la croissance de la matière osseuse, rendu possible grâce à ses propriétés poreuses permettant aux cellules de s'infiltrer.

"Les granulés étaient également très rentables à fabriquer."

Bien que l'étude ait été à petite échelle et initialement destinée à tester la bio-compatibilité des pastilles de HAP, la croissance osseuse dépassait les attentes de l'équipe interdisciplinaire.

Professeur agrégé Martin Cake, qui a implanté chirurgicalement les boulettes dans le mouton, ont décrit les résultats comme « étourdissants » et ont déclaré qu'ils étaient de bon augure pour l'utilisation de HAP d'ingénierie dans les implants osseux.

"Ce matériau commence comme une poudre qui peut théoriquement être moulée dans n'importe quelle forme, ou peut-être un jour même imprimé en 3D, puis fritté pour le durcir, " il a dit.

Professeur agrégé Phil Nicholls, qui a pris en charge la pathologie dans l'étude a ajouté:"C'est le début, mais nous espérons que ce travail aidera à développer de nouvelles collaborations à la fois entre nos propres écoles, et avec d'autres institutions.

« C'est un exemple de la raison pour laquelle nous pensons que le campus de santé émergent entourant le nouvel hôpital Fiona Stanley sera un véritable catalyseur pour la recherche translationnelle. Il y a peu d'autres endroits où cette combinaison de capacités est située sur une seule enceinte. »

Le Dr Poinern a déclaré qu'il espérait améliorer et faire correspondre les propriétés physiques et mécaniques des pastilles avec celles du tissu osseux naturel dans une nouvelle étude.

« Une fois ces propriétés atteintes, d'autres études d'implantation seront menées pour établir la faisabilité de l'utilisation de cet échafaudage pour les greffes osseuses, " il a dit.

L'article du Dr Poinern et al sur la recherche a été publié dans Nature's Rapports scientifiques journal.

L'étude d'implantation a été réalisée sur des brebis mérinos non gravides avec l'approbation du Comité d'éthique animale de l'Université Murdoch et toutes les expériences ont été menées conformément au Code de pratique du Conseil national australien de la santé et de la recherche médicale (NHMRC) pour le soin et l'utilisation des animaux pour fins scientifiques.

Conformément aux principes éthiques du Code, les moutons ont été utilisés simultanément dans un essai indépendant impliquant une chirurgie des articulations du grasset.

Une fois les pastilles retirées, les moutons ont été euthanasiés sans cruauté.