Nous pensons que les coquilles d'œufs sont fragiles. Pourtant, ces coquilles minces et facilement cassables peuvent être la clé pour créer de meilleurs greffons osseux pour les humains.
Des chercheurs de l’University of Massachusetts Lowell (UML) ont mis au point une méthode d’utilisation de particules microscopiques de coquilles d’œufs pulvérisées pour favoriser la croissance de nouveaux os. Comme les coquilles d'œufs sont principalement constituées de carbonate de calcium, un matériau que nous avons déjà dans nos os, les chercheurs espèrent qu'il sera plus facilement accepté par le corps. Ce matériau pourrait un jour être utilisé pour réparer les os touchés par des accidents, des anomalies congénitales ou des maladies.
«Il existe un besoin urgent de développer de nouveaux matériaux fonctionnels pour réparer et régénérer les os endommagés», déclare Gulden Camci-Unal, professeur de génie chimique à UML, qui a dirigé les recherches. «Dans notre laboratoire, nous aimons adopter des approches non conventionnelles. nous regardons la nature et essayons de voir ce que nous pouvons utiliser qui existe déjà. "
Chaque année, des millions de chirurgies de greffe osseuse sont pratiquées dans le monde. Les fragments d'os utilisés pour les greffes peuvent provenir du propre corps du patient ou de cadavres, ainsi que de divers synthétiques. Mais toutes les greffes ne sont pas réussies. Parfois, les greffes ne parviennent pas à induire la formation d'os et parfois, elles sont rejetées par le corps.
La méthode de Camci-Unal, récemment décrite dans la revue Biomaterials Science, consiste à utiliser des particules de coquille d'œuf broyées pour renforcer les hydrogels, des réseaux de polymères capables de retenir de grandes quantités d'eau tout en maintenant leur structure. À eux seuls, les hydrogels sont mous et squishy; les coquilles aident à les renforcer. Le matériau sert ensuite d'échafaudage 3D pour les ostéoblastes, ou cellules osseuses.
Gulden Camci-Unal, à droite, avec le doctorant Xinchen Wu (UML) L'utilisation de coquilles d'œufs était séduisante par sa simplicité, explique Camci-Unal. Ce n'est pas quelque chose de synthétique qui doit être conçu dans un laboratoire. C'est facilement disponible. C'est aussi généralement gaspillé.
«Nous essayons d'adopter une approche plus simple ici, ce qui peut profiter à la fois à l'environnement et à la science biomédicale», dit-elle.
L'équipe de Camci-Unal a eu du succès avec le matériel en laboratoire; il n'a pas encore été testé sur des animaux ou des humains. La prochaine étape consistera à interroger les médecins pour comprendre les besoins des patients. L’équipe a déposé une demande de brevet pour le matériau et poursuit son étude, en effectuant d’autres tests à l’échelle micro et nano pour mieux comprendre son fonctionnement.
«Nous essayons de comprendre fondamentalement les propriétés que nous devrions améliorer davantage pour que le matériau soit utile aux humains», déclare Camci-Unal.
Brian Amsden, professeur de génie biomédical à la Queens University, en Ontario, a déclaré avoir vu des chercheurs tenter de fabriquer de l'os synthétique en utilisant divers matériaux, mais jamais de coquilles d'œufs. Il existe des greffes synthétiques à base de sulfate de calcium, de collagène bovin, voire de corail, parmi beaucoup d'autres.
«Ceci est particulièrement novateur à cet égard», dit-il, ajoutant que la coquille d'œuf est peu coûteuse et facilement disponible, et qu'elle aide potentiellement à imiter la composition des os humains mieux que des matériaux non biologiques.
Amsden dit qu'il existe un besoin énorme de matériaux de greffe osseuse synthétiques. Il peut être difficile de trouver un os de cadavre et le propre os d'un patient doit être prélevé lors d'une opération invasive. «Vous avez endommagé un domaine et vous devez maintenant en soigner deux», ajoute-t-il. Les produits synthétiques actuellement disponibles ont tendance à être plus faibles que les os authentiques, en particulier lors du pliage ou du retournement.
Camci-Unal espère qu'un jour le matériau pourra être mélangé avec les propres cellules du patient et appliqué à une construction 3D pour devenir un implant de forme et de taille correctes. Étant donné que l'implant contiendrait déjà les cellules du patient, il serait moins susceptible d'être rejeté. Les implants pourraient réparer des os endommagés par des accidents de voiture, des combats, le vieillissement, le cancer ou tout autre nombre de traumatismes ou de malformations congénitales. Le matériau pourrait également être utilisé pour faire pousser de nouveaux tendons, cartilages et dents.
En cas de succès, l’invention donnerait certainement un nouveau sens au terme «marcher sur des œufs».
