Biomatériau thermoplastique « affiné » pour les applications médicales
Des chercheurs de l'Université de Birmingham au Royaume-Uni et de l'Université Duke des États-Unis ont réussi à « affiner » un nouveau biomatériau thermoplastique pour permettre à la fois la vitesse à laquelle il se dégrade dans le corps et ses propriétés mécaniques d'être contrôlées indépendamment. Un type de polyester, le matériau a été conçu pour être utilisé dans la réparation des tissus mous ou la bioélectronique flexible.
Les matériaux qui reproduisent avec succès l'élasticité et la résistance nécessaires des tissus biologiques mais qui se biodégradent également sur une échelle de temps appropriée sont extrêmement difficiles à concevoir. En effet, la chimie utilisée pour produire les propriétés mécaniques d'un matériau régira également généralement la vitesse à laquelle il se dégrade.
Cette équipe de recherche a fait progresser la technologie en montrant comment l'ajout d'acide succinique - un produit naturellement présent dans le corps - peut être utilisé pour contrôler le taux de dégradation.
Dans une nouvelle étude publiée dans Nature Communications, les chercheurs ont montré comment le biomatériau polyester se dégrade progressivement sur une période de quatre mois, des tissus sains se développant dans l'implant et remplaçant éventuellement celui-ci. Des tests chez le rat ont également été effectués pour confirmer la biocompatibilité et la sécurité du matériau. En faisant varier les quantités d'acide succinique, l'équipe a pu contrôler la vitesse à laquelle l'eau pénètre dans le matériau et donc la vitesse de dégradation. Habituellement, les changements structurels qui augmentent la vitesse de dégradation entraîneraient une perte de résistance, mais ce matériau a été conçu avec une stéréochimie spécifique qui imite le caoutchouc naturel et permet de contrôler finement ses propriétés mécaniques . Cela signifie que toute perte de résistance peut être compensée par des ajustements stéréochimiques appropriés. Il s'agit d'une avancée significative qui n'a jusqu'à présent été réalisée dans aucun autre biomatériau dégradable.
Le co-auteur de l'étude, Andrew Dove, professeur à l'Université de Birmingham, explique :« Les tissus biologiques sont complexes avec des propriétés élastiques variables. Des efforts pour produire des substituts synthétiques qui ont les bonnes caractéristiques physiques et qui peuvent également se dégrader dans le corps sont en cours depuis des décennies. Une partie du défi est qu'une approche « taille unique » ne fonctionne pas. Notre recherche ouvre la possibilité de concevoir des implants biologiques avec des propriétés qui peuvent être affinées pour chaque application spécifique. »
Le professeur de l'Université Duke, Matthew Becker, qui occupe une double fonction en chimie, en génie mécanique et en science des matériaux, note que les communautés des biomatériaux et de la médecine régénérative ont été sévèrement limitées à quelques matériaux qui n'ont pas la diversité des propriétés rapportées dans cette étude. « Les matériaux que nous avons développés offrent une réelle avancée dans la recherche permanente de nouveaux biomatériaux. La nature ajustable du matériau le rend adapté à une gamme d'applications différentes, du remplacement de l'os aux stents vasculaires en passant par l'électronique portable. Des travaux supplémentaires pour prouver la biocompatibilité du matériau et son utilisation dans des démonstrations plus avancées sont en cours. »
La recherche a été financée par la National Science Foundation, la John S. and James L. Knight Foundation, la European Research Foundation et le National Health and Medical Research Council of Australia.
Pendant ce temps, la technologie fait l'objet de demandes de brevet internationales déposées par l'Université de Warwick et l'Université d'Akron.
Résine
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