Les scientifiques de l'ETH Zurich ont inventé un implant en hydrogel qui imite le processus naturel de guérison osseuse du corps. Composé principalement d'eau, le matériau peut être façonné avec précision à l'aide de lasers pour créer des structures détaillées ressemblant au tissu osseux. Cette innovation vise à offrir une meilleure alternative aux greffes traditionnelles et aux implants métalliques.
Lorsque les os subissent des fractures graves ou nécessitent l'ablation d'une tumeur, les chirurgiens recourent généralement à des autogreffes prélevées sur le propre corps du patient ou à des implants rigides en métal et en céramique. Les autogreffes nécessitent une intervention chirurgicale supplémentaire, prolongeant la récupération et les risques, tandis que les implants métalliques, plus rigides que l'os naturel, peuvent se desserrer avec le temps. nnÀ pour remédier à ces problèmes, Xiao-Hua Qin, professeur d'ingénierie des biomatériaux à l'ETH Zurich, et son équipe, incluant le professeur Ralph Müller de l'ETH, ont développé un hydrogel qui intègre la biologie dans le processus de réparation. « Pour une guérison appropriée, il est vital d'incorporer la biologie dans le processus de réparation », a déclaré Qin. nnL'hydrogel, composé à 97 % d'eau et à 3 % de polymère biocompatible, reproduit la phase initiale molle et perméable de la guérison osseuse après une blessure. Il forme un échafaudage temporaire similaire à l'hématome qui permet aux cellules immunitaires et de réparation d'entrer et d'acheminer des nutriments, se transformant finalement en os solide. nnDeux molécules spécialisées permettent ce contrôle : l'une relie les chaînes de polymères, et l'autre solidifie le matériau à l'exposition à la lumière. Wanwan Qiu, ancienne doctorante, a conçu la molécule de liaison, notant : « Elle permet une structuration rapide des hydrogels à l'échelle sub-micrométrique. » nnÀ l'aide d'impulsions laser, l'équipe imprime des structures aussi fines que 500 nanomètres à des vitesses allant jusqu'à 400 millimètres par seconde — un record mondial. Ils ont recréé la structure trabéculaire de l'os et des tunnels à l'échelle nanométrique, un os de la taille d'un dé contenant 74 kilomètres de tels canaux. nnDes tests en laboratoire démontrent la biocompatibilité, les cellules formant l'os s'infiltrant facilement dans l'hydrogel et produisant du collagène. Le matériau de base est breveté, et les chercheurs prévoient des études sur animaux avec l'AO Research Institute Davos pour évaluer les performances in vivo. Le travail est publié dans Advanced Materials.
