Un crâne, une mâchoire ou une hanche à remplacer… L’impression 3D promet de réparer tous les os du corps et s’impose dans la médecine régénérative. Avec cette technologie, les ingénieurs poussent les limites du possible, à l’image de l’os synthétique ultraflexible développé par une équipe de l’université Northwestern (Etats-Unis). Ce nouveau biomatériau, présenté dans Science Translational Medicine vise à révolutionner la chirurgie orthopédique pédiatrique.
« Les adultes ont plus d’options thérapeutiques lorsqu’il s’agit de réaliser une implantation, tandis que les enfants ont peu de choix, souligne Ramille Shah, responsable des travaux. Si le chirurgien pose un implant permanent, l’enfant devra subir plusieurs opérations dans sa vie. Des années de difficultés l’attendent ».
Bio-impression
Pour améliorer la qualité des implants et les personnaliser à l’ossature des enfants encore en construction, les ingénieurs ont eu l’idée de développer un implant doté d’une très grande souplesse. Ils ont alors opté pour un mélange d’hydroxyapatite, un minéral naturellement présent dans l’os et connu pour stimuler la croissance osseuse, et des polymères biodégradables, notamment ceux que l’on retrouve dans les sutures. L’ensemble forme ce qu’on appelle une encre biologique.
Comme pour une imprimante classique, cette encre est contenue dans des cartouches, et l’hydrogel fait office de papier. L’imprimante dépose ensuite des couches successives d’hydrogel et d’encre pour former un support en 3D (voir la vidéo ci-dessous) en suivant le modèle conçu par les ingénieurs. En ce qui concerne l’os, le support imprimé en 3D doit permettre aux cellules de s’accrocher pour se diviser, migrer et se différencier. « La porosité est un élément clé pour la régénération tissulaire car les cellules et les vaisseaux sanguins doivent pouvoir s’infiltrer dans le matériau », explique la chercheuse.
Une réparation de l'os en 4 jours
L’équipe américaine a ensuite testé leur nouveau biomatériau chez des singes dont le crâne était fracturé ainsi que chez des souris à la colonne vertébrale lésée. Une fois implanté, l’os synthétique a été rapidement colonisé par les cellules osseuses, permettant la régénération de l’os en seulement 4 jours. Les cobayes n’ont montré aucun signe de rejet ou d’effets secondaires après l’opération.
Pour les chercheurs, ces résultats confirment que leur biomatériau peut stimuler la repousse osseuse sans même ajouter de facteurs de croissance. Ils soulignent que leur support pourrait permettre de réduire les risques d’infection inhérents à l’intervention chirurgicale si des antibiotiques étaient ajoutés à l’encre.
Autre avantage de ce biomatériau : la possibilité de le créer sur-mesure. Les chirurgiens pourraient réaliser un scanner et imprimer un implant personnalisé, expliquent les chercheurs ajoutant que le procédé est si rapide que l’impression pourrait se faire en salle d’opération durant l’intervention. « Cela changerait le domaine de la chirurgie cranio-faciale et orthopédique, et j’espère que cela améliorera la qualité de vie des patients », s’enthousiasme Ramille Shah.
