La manipulation à l'échelle nanométrique à la surface des matériaux pourrait stimuler les cellules à se différencier en tissus spécifiques, éliminant ainsi l'utilisation de facteurs de croissance ou de transcription.

Les chercheurs tentent de trouver des moyens de contrôler la réponse cellulaire in vitro en utilisant des matériaux modifiés dans une quête continue pour régénérer les tissus blessés ou malades. Des études récentes ont montré que la structure à l'échelle nanométrique des matériaux, sur lesquelles de telles cellules sont cultivées, affectent la façon dont ils prolifèrent et se développent dans les tissus qu'ils sont censés devenir.

Des scientifiques de l'Université de Malaisie en Malaisie, Dr Belinda Pingguan-Murphy et al., avec le professeur Sheikh Ali Akbar de l'Ohio State University, passé en revue les recherches les plus récentes sur la façon dont les topographies à l'échelle nanométrique affectent les réponses de régénération cellulaire.

Par exemple, Les cellules ostéoblastiques fœtales humaines impliquées dans la formation osseuse se sont avérées mieux se développer sur des matériaux présentant de minuscules protubérances sur leurs surfaces (11 nanomètres de hauteur) par rapport aux surfaces plates ou présentant des protubérances plus élevées. Ils se sont également mieux attachés aux surfaces avec des fosses nanométriques de 14 nm ou 29 nm de profondeur par rapport aux surfaces planes et aux surfaces avec des fosses de 45 nm de profondeur.

La recherche a également montré que la distance entre les creux ou les saillies et qu'ils soient aléatoires ou hautement ordonnés affectent également la réponse des ostéoblastes et des cellules souches. En outre, des surfaces rainurées à l'échelle nanométrique déclenchent la croissance de ces cellules dans la direction des rainures.

Généralement, lorsqu'un matériau est exposé à un fluide biologique, les molécules d'eau se lient rapidement à la surface, suivies de l'incorporation d'ions chlorure et sodium. Les protéines s'adsorbent alors sur cette surface. Le mélange résultant de protéines, ainsi que leur forme tridimensionnelle et leur orientation par rapport à la topographie de surface, envoie des signaux aux cellules influençant leur fixation et leur propagation.

D'autres recherches dans ce domaine pourraient conduire au développement de prothèses cliniques avec des topographies capables de moduler directement le destin des cellules souches, permettant d'adapter la croissance et le développement cellulaire à une application spécifique sans utiliser de produits chimiques potentiellement nocifs, écrivent les chercheurs dans leur revue publiée dans le journal of Science et technologie des matériaux avancés . Cependant, développer à faible coût, des techniques de fabrication à haut rendement qui permettent le développement de nano-topographies spécifiques est encore un facteur limitant.