Au cours des 30 dernières années, la communauté scientifique a travaillé au développement d'une alternative synthétique aux greffes osseuses pour réparer les os malades ou endommagés. Des chercheurs de l'Université McGill ont utilisé la Canadian Light Source (CLS) de l'Université de la Saskatchewan pour faire progresser une nouvelle méthode de croissance de tissu osseux synthétique.

Le domaine en évolution rapide de l'ingénierie des tissus osseux se concentre sur la croissance de cellules osseuses en laboratoire sur des matériaux appelés échafaudages, puis sur le transfert de ces structures dans le corps d'une personne pour réparer les lésions osseuses. Comme l'os qu'il imite, les échafaudages ont besoin d'un réseau interconnecté de petits et grands pores qui permettent aux cellules et aux nutriments de se propager et aident à générer de nouveaux tissus osseux.

Le processus prometteur de l'équipe de McGill fonctionne en modifiant la structure interne d'un matériau, appelé oxyde de graphène, pour le rendre plus propice à la régénération du tissu osseux.

L'oxyde de graphène est un composé ultra-mince et extra-fort qui est de plus en plus utilisé dans l'électronique, l'optique, la chimie, le stockage d'énergie et la biologie. L'une de ses propriétés uniques est que lorsque des cellules souches y sont placées, elles ont tendance à se transformer en cellules génératrices d'os appelées ostéoblastes.

Le groupe multidisciplinaire, composé de chercheurs des départements de génie minier et des matériaux, de génie électrique et de médecine dentaire de McGill, a découvert que l'ajout d'une émulsion d'huile et d'eau à l'oxyde de graphène, puis sa congélation à deux températures différentes, produisait deux tailles de pores différentes dans l'ensemble. le matériel.

Le professeur Marta Cerruti a déclaré que lorsqu'ils ont "ensemencé" l'échafaudage désormais poreux avec des cellules souches de moelle osseuse de souris, les cellules se sont multipliées et se sont propagées à l'intérieur du réseau de pores, un signe prometteur que la nouvelle approche pourrait éventuellement être utilisée pour régénérer le tissu osseux chez l'homme. .

"Nous avons montré que les échafaudages sont complètement biocompatibles, que les cellules sont heureuses lorsque vous les mettez là-dedans, et qu'elles sont capables de pénétrer à travers l'échafaudage et de coloniser l'ensemble de l'échafaudage", a-t-elle déclaré.

Les chercheurs ont utilisé la ligne de lumière BMIT-BM au CLS pour visualiser les pores de différentes tailles à l'intérieur de l'échafaudage ainsi que la croissance et la propagation des cellules. Le chercheur principal Yiwen Chen, titulaire d'un doctorat. étudiant travaillant sous Cerruti, a déclaré que son travail n'aurait pas été possible sans le synchrotron, car la faible densité de l'oxyde de graphène signifie qu'il n'absorbe qu'une très petite quantité de lumière.

"À notre connaissance, c'est la première fois que les gens utilisent la lumière synchrotron pour voir la structure des échafaudages d'oxyde de graphène", a déclaré Chen.

Bien que l'application clinique généralisée de cette nouvelle approche puisse encore prendre de nombreuses années, Cerruti pense que leurs travaux pourraient permettre à d'autres chercheurs d'en savoir plus sur la transformation des cellules souches en cellules osseuses.

"Peut-être que cela conduira à une meilleure compréhension de la biologie des os que nous ne comprendrions pas autrement", a-t-elle déclaré. "Peut-être qu'à court terme, nous pouvons utiliser les méthodes du laboratoire pour mieux comprendre les os et peut-être développer de nouveaux médicaments."

La recherche a été publiée dans Carbon . + Explorer plus loin

L'échafaudage squelettique soutient les cellules osseuses et les vaisseaux sanguins