L'impression 3D réalise la régénération des os cassés, ce qui révolutionnera la médecine régénérative

Au cours des dernières décennies, la science médicale a fait des progrès significatifs, fournissant des solutions innovantes pour des maladies auparavant difficiles. Une étude publiée a montré qu'une méthode d'utilisation de l'impression 3D pour régénérer le tissu osseux peut révolutionner la médecine régénérative.

La médecine régénérative est une branche de la science médicale qui développe des thérapies pour remplacer les tissus, les organes et les cellules endommagés par des maladies, des défauts ou des blessures. Il s'agit d'un tout nouveau domaine de la science médicale, qui devrait aider les patients atteints de maladies et de blessures qui étaient auparavant difficiles à traiter.

Les matériaux bioactifs nanostructurés ont attiré l'attention dans ce domaine en raison de leurs capacités de régénération. Ils reproduisent les caractéristiques des tissus naturels et imitent leur structure. Ces matériaux médicaux avancés peuvent être traités et appliqués à l'aide de l'impression 3D et d'autres technologies.

Régénérer le tissu osseux : une avancée médicale importante

Le vieillissement peut entraîner des problèmes de santé progressifs. Des maladies telles que l'ostéoporose surviendront à mesure que les patients vieilliront, causant de la douleur aux individus et augmentant le fardeau des soins médicaux. Les traitements traditionnels incluent les greffes osseuses. De plus, d'autres méthodes ne peuvent pas imiter les caractéristiques et la structure des tissus naturels. Pour cette raison, plusieurs nouveaux domaines de recherche, y compris l'ingénierie des tissus osseux, ont été développés.

Le domaine de l'ingénierie du tissu osseux implique le développement de dispositifs biomimétiques qui soutiennent la croissance osseuse et induisent la régénération. Des matériaux bioactifs avancés sont imprimés en 3D dans des échafaudages fonctionnels pour une utilisation dans la technologie d'ingénierie des tissus osseux.

Ceux-ci interagissent avec les tissus cibles et induisent des réponses thérapeutiques. Le matériau composite est à base de collagène de type 1 et d'hydroxyapatite (également couramment utilisés en dentisterie) car ils sont les principaux composants du tissu osseux.

Le matériau biomimétique composite produit une réponse ostéopathique, qui induit la croissance, la prolifération et même la différenciation. Cela conduit à la régénération du tissu osseux. La technologie d'impression 3D couramment utilisée dans la fabrication de matériaux dans le domaine de l'ingénierie du tissu osseux est le moulage par extrusion. Cela est dû à sa polyvalence et à son évolutivité. Cependant, il existe encore plusieurs défis clés dans la fabrication de matériaux bioniques robustes et durables pour les applications de régénération osseuse.

Modifications de la viscosité (A) et des propriétés viscoélastiques de GEN-Coll/nanoHA (B) et GEN-Coll/MBG_Sr4% (C) à 10 °C

Le collagène bovin de type 1 est un matériau prometteur pour la régénération du tissu osseux endommagé ou malade. Ces matériaux bioactifs contiennent des nanoparticules fonctionnellement riches et peuvent être facilement imprimés en 3D à l'aide d'un bain de support. Cependant, il y a quelques problèmes avec leur utilisation. Ils sont difficiles à éliminer complètement après le processus d'impression, et l'agent de réticulation utilisé pour améliorer l'intégrité structurelle du stent entraînera une perte de clarté géométrique et un effondrement partiel de la structure imprimée.

Des procédés alternatifs sont nécessaires pour surmonter les limitations de ces biomatériaux.

Aujourd'hui, l'équipe de recherche a proposé une méthode pour fabriquer des matériaux bioactifs plus solides et plus adaptés à base de collagène bovin, qui contribuera à révolutionner la technologie de régénération du tissu osseux humain.

Le processus rapporté dans l'article vise à améliorer les propriétés de la formation de collagène bovin. L'agent de réticulation est ajouté à la formulation d'impression, puis ils sont retirés du bain de support. L'agent de réticulation de choix est la génipine, qui améliore la stabilité de la structure d'échafaudage imprimée en 3D au collagène en déclenchant la réticulation in situ.

La solution utilisée pour le bain support est l'acide alginique. Des études ont montré que l'acide alginique maintient la structure imprimée en 3D du matériau de collagène et est facilement éliminé à 37 o C, ce qui permet un traitement stable des structures avec des structures géométriques à haute résolution. La méthode a été développée en utilisant un protocole préalablement établi.

Après incubation pendant 3 heures et 24 heures à 37°C, effectuer le test de balayage d'amplitude (A, C) et la rampe de température (B, D) sur GEN-Col/nanoHA

Sélectionnez la géométrie en nid d'abeille et en grille pour évaluer l'imprimabilité du matériau. Plusieurs expériences ont été réalisées avec des paramètres différents pour offrir un bon niveau de contrôle et permettre une compréhension des résultats. L'influence de chaque paramètre sur la fidélité de l'impression et la résolution de la structure finale de l'échafaudage constitue la base du changement.

L'étude a conclu que ces paramètres doivent être affinés pour obtenir les résultats souhaités, car ils sont étroitement liés.

L'analyse visuelle du support d'impression a confirmé que le processus d'impression a réalisé avec succès la reproduction géométrique. Des lignes et des trous clairs sont produits. Après lyophilisation, la morphologie a été analysée par FE-SEM, qui a montré que les nanoparticules étaient distribuées avec succès dans la matrice.

Ces résultats indiquent que l'utilisation de ce procédé pour l'impression 3D de matériaux de collagène montre de bons résultats dans la régénération du tissu osseux.