Une équipe de recherche conçoit un gel qui répare le cartilage de manière non chirurgicale grâce à l’électricité
a) Illustration schématique de l’utilisation de l’hydrogel piézoélectrique pour les patients arthrosiques. L’hydrogel piézoélectrique contient de courtes nanofibres piézoélectriques de PLLA (NF-sPLLA) et une matrice d’hydrogel de collagène, qui pourraient être injectées dans les articulations du genou par arthroscopie ou guidage par rayons X. L’hydrogel piézoélectrique est activé par un dispositif américain externe pour générer des signaux électriques. b-1) Visualisation d’une anomalie du genou (cercle tiret rouge) sur un cadavre de lapin sous radiographie et délivrance de notre hydrogel piézoélectrique injectable. b-2) Chargement de l’hydrogel piézoélectrique à l’aide d’une aiguille à insuline G29 pour tester l’injectabilité (barre d’échelle : 1 cm). b-3) Image fluorescente du NF-sPLLA coloré à la rhodamine B (rouge) pour visualiser la distribution des nanofibres courtes à l’intérieur de la matrice de collagène I (barre d’échelle : 100 µm). b-4) Image macroscopique d’hydrogel piézoélectrique solidifié (Barre d’échelle : 1 cm). Crédit: Communications naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-41594-y
Une vie d’activité peut progressivement éroder le cartilage qui protège nos articulations. Un jour, nous pourrions simplement injecter un gel pour le réparer, rapportent des chercheurs de l’Université du Connecticut dans le numéro du 6 octobre de Communications naturelles.
Des décennies de course, d’escalade et de saut peuvent user le cartilage qui protège nos articulations, l’érodant jusqu’à ce que les os frottent contre les os, une maladie douloureuse appelée arthrose. Plus de 500 millions de personnes dans le monde souffrent d’arthrose et le genou est l’articulation la plus fréquemment touchée, selon l’Organisation mondiale de la santé. La chirurgie visant à retirer ou à réparer le cartilage endommagé du genou est courante. Mais ces interventions chirurgicales ne réussissent pas toujours et les adultes régénèrent rarement le cartilage.
Les ingénieurs biomédicaux ont des solutions à une partie du problème : il existe des échafaudages compatibles avec le cartilage humain et qui favorisent la repousse lorsqu’ils sont implantés dans le genou. Mais de tels échafaudages nécessitent toujours une intervention chirurgicale.
“Un échafaudage solide (qui encourage la repousse) est vraiment agréable. Mais le rendre injectable réduirait considérablement la douleur et la souffrance des patients”, explique Thanh Nguyen, ingénieur biomédical à l’UConn. Son équipe, comprenant des chercheurs d’UConn, d’UConn Health, de la Peking University School et d’Eli Lilly, a désormais conçu un tel traitement injectable.
Thanh Nguyen, professeur agrégé de génie biomédical (à droite) et Tra Vinikoor, étudiant diplômé (à gauche). Crédit : Université du Connecticut
Le laboratoire de Nguyen est spécialisé dans le travail avec des matériaux piézoélectriques compatibles avec le corps. Les matériaux piézoélectriques génèrent de légers champs électriques lorsqu’ils sont fléchis ou pliés. Ces champs électriques imitent ceux produits par le corps lui-même lorsqu’il recrute des cellules souches pour guérir le cartilage endommagé. Les chercheurs ont décidé d’essayer la même technique, la stimulation piézoélectrique, mais sous forme de gel. Au lieu de nécessiter une intervention chirurgicale pour insérer un échafaudage solide, le gel pourrait être simplement injecté dans le genou, une procédure beaucoup moins invasive.
Tra Vinikoor, étudiant diplômé de Nguyen, et ses collègues ont pris de l’acide poly-L-lactique, un matériau piézoélectrique, et l’ont filé en minuscules fibres qu’ils ont mélangées dans un gel. Ils ont ensuite injecté le gel dans les genoux de lapins dont le cartilage était endommagé. Après deux semaines, ils ont commencé à appliquer des ultrasons cinq fois par semaine pour activer les fibres piézoélectriques. Et le cartilage des lapins a repoussé. Après environ deux mois, l’équipe a constaté un cartilage reformé et fonctionnel dans les genoux des animaux.
La technique semble fonctionner aussi bien que l’implantation d’un échafaudage piézoélectrique solide, mais sans les complications chirurgicales. Les chercheurs espèrent tester prochainement cette technique sur des animaux plus gros, plus proches des humains.
Plus d’information:
Tra Vinikoor et al, Hydrogel piézoélectrique injectable et biodégradable pour le traitement de l’arthrose, Communications naturelles (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-41594-y
Fourni par l’Université du Connecticut
Citation: Une équipe de recherche conçoit un gel qui répare le cartilage de manière non chirurgicale avec de l’électricité (26 octobre 2023) récupéré le 26 octobre 2023 sur
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