Des maîtres créent un squelette artificiel à partir de carapaces de crevettes et d'algues

Ho Chi Minh-Ville En utilisant du chitosane provenant de carapaces de crevettes et de l'alginate contenu dans des algues, Maître Vu Thanh Binh a créé un squelette artificiel pour restaurer les os manquants.

Binh, titulaire d'une maîtrise (34 ans), travaille actuellement au Laboratoire d'ingénierie tissulaire et de médecine régénérative de la Faculté de génie biomédical de l'Université internationale (Université nationale de Hô-Chi-Minh-Ville). Avec son équipe de recherche, il a réussi à créer une structure qui favorise l'adhésion, la prolifération et la calcification des cellules osseuses afin de restaurer l'os défectueux.

Le Dr Binh a expliqué que le tissu osseux naturel contient des composants polymères, à savoir des faisceaux de fibres de collagène et de l'hydroxyapatite (phosphate de calcium). Ces composants créent une structure osseuse capable de supporter des charges, de soutenir des fonctions et de créer une cavité médullaire. À partir de là, le groupe a créé des polymères naturels à partir de chitosane présent dans les carapaces de crevettes et de crabes, ainsi que d'alginate présent dans les algues.

Le chitosane et l'alginate sont associés à un polymère présent dans le liquide synovial, l'acide hyaluronique, qui contribue à augmenter l'élasticité et à réduire les lésions des extrémités articulaires. « Ces trois matériaux doivent être liés pour former une structure osseuse artificielle », explique Maître Binh. La structure de la structure osseuse créée en laboratoire est très proche de celle du tissu osseux naturel.

Selon le groupe, la liaison des matières premières peut faire appel à des additifs. Cependant, cette méthode présente l'inconvénient de contenir des substances réticulantes exogènes résiduelles, potentiellement toxiques pour les cellules osseuses. Par conséquent, le groupe de recherche a mis en œuvre une méthode permettant de modifier la structure des matières premières par l'ajout de groupes fonctionnels, leur conférant ainsi la capacité de s'auto-lier sans additifs.

Maître Vu Thanh Binh vérifie l'équipement d'impression 3D biologique utilisé pour créer des squelettes artificiels à partir d'encre gel. Photo : Ha An — Maître Vu Thanh Binh vérifie l'équipement d'impression 3D biologique utilisé pour créer des squelettes artificiels à partir d'encre gel. Photo : *Ha An*

À partir du matériau gélatineux, le squelette solidifié crée une structure poreuse qui favorise l'adhésion des cellules osseuses naturelles et leur prolifération. Ce squelette artificiel est biodégradable (il disparaît après l'adhésion et la croissance des cellules osseuses humaines). Cette cellule osseuse peut sécréter une matrice pour créer son propre squelette osseux et combler l'os manquant. En fonction des propriétés et de la localisation du tissu osseux manquant, l'équipe peut ajuster le temps de biodégradation en fonction du temps de sécrétion et de formation du squelette par les cellules osseuses.

Selon le Dr Binh, selon le type d’os et le volume de perte osseuse, les cellules osseuses ont besoin de plusieurs mois à plusieurs années pour régénérer une nouvelle structure et restaurer complètement la zone manquante.

Le matériau osseux artificiel d'origine naturelle se présente sous la forme d'un gel développé par l'équipe de recherche. Photo : Ha An — Le matériau osseux artificiel d'origine naturelle se présente sous la forme d'un gel développé par l'équipe de recherche. Photo : *Ha An*

L'équipe a testé la technique sur des souris en les anesthésiant, puis en perçant un trou dans la boîte crânienne pour créer une lésion osseuse sans endommager leur cerveau. Ils ont ensuite injecté du gel dans la zone présentant la lésion osseuse. À leur réveil, leurs signes vitaux, tels que leur poids, leur alimentation, leurs mouvements, etc., ont été surveillés pendant un mois.

L'auteur a expliqué que, grâce à la forme du gel, le matériau peut, une fois introduit dans la calotte crânienne, combler le défaut, quelle que soit sa forme. En peu de temps, le gel se solidifie et permet la création d'un squelette artificiel. Un mois plus tard, l'équipe a euthanasié la souris de manière humaine et a pratiqué une opération du cerveau pour évaluer la capacité de régénération osseuse du squelette artificiel grâce à des méthodes de coloration biologique des tissus. Les résultats ont montré un taux de remplissage du défaut de la calotte crânienne de 80 à 90 %, avec une biocompatibilité élevée.

Ces résultats permettent au groupe de réaliser des tests sur de grands animaux présentant des pathologies plus proches de celles des humains, renforçant ainsi les preuves scientifiques de l'application humaine. Cependant, selon Maître Binh, le chemin entre les modèles animaux et les applications humaines est long, car de nombreux processus, procédures et conseils d'éthique sont nécessaires pour prouver l'efficacité et la sécurité du produit.

Dans un avenir proche, l'équipe de recherche souhaite développer le gel d'échafaudage pour en faire une bio-encre commercialement viable. Le gel bio-imprimé peut former des échafaudages artificiels pour la recherche biomédicale et les tests sur les animaux, remplaçant ainsi les coûteux produits importés.

Forme de l'os artificiel après impression par l'imprimante 3D biologique. Photo : Ha An — Forme de l'os artificiel après impression par l'imprimante 3D biologique. Photo : *Ha An*

Selon le Dr Nguyen Thi Hiep, professeure agrégée et directrice du département de génie biomédical de l'Université internationale (Université nationale de Hô-Chi-Minh-Ville), la recherche sur les os artificiels à partir de matériaux naturels est menée par des scientifiques du monde entier depuis plus de dix ans. Au Vietnam, plusieurs études ont été menées dans des instituts et des écoles afin de personnaliser le traitement des lésions osseuses chez l'homme. Cela permet de pallier le problème des structures osseuses disponibles, souvent inadaptées à chaque patient. L'équipe a créé un gel qui, après injection dans la zone affectée, peut être modelé et adapté à chaque patient.

Cependant, le professeur associé Hiep a déclaré que la recherche devait être testée sur de grands animaux afin d'évaluer la sécurité et la faisabilité sur des os de plus grande taille, avant de passer à des essais cliniques sur l'homme. « Avec cette recherche, nous participons à la recherche de financements pour mener des tests à plus grande échelle, perfectionner des solutions technologiques et contribuer au développement de la médecine de précision dans le pays », a déclaré le professeur associé Hiep.

Ha An

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