Des métaux aux surfaces intelligentes

La technologie futuriste de « L’Homme de six millions de dollars » (Six Million Dollar Man), c’est-à-dire un être humain fait en partie de métal et en partie de chair, ne sera plus l’exclusivité d’Hollywood à l’avenir. Alors que le personnage dans le rôle titre était pourvu de métal pour améliorer ses performances, une équipe de chercheurs multidisciplinaire de l’Université de Montréal a découvert un procédé pour produire de nouvelles surfaces métalliques prometteuses, en vue d’obtenir des implants médicaux supérieurs aidant à la guérison et facilitant l’acceptation des prothèses métalliques par le corps humain.
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Selon les résultats de la nouvelle recherche publiés dans Nano Letters, les chercheurs ont tiré partie des récentes découvertes en nanotechnologie pour modifier la façon dont les métaux influencent la croissance et le développement des cellules dans l’organisme. Un aspect majeur de leur découverte est que les surfaces peuvent stimuler directement les cellules, éliminant ainsi le besoin de médicaments et, par conséquent, les effets secondaires qui en résultent. Cette étude est le fruit d’une collaboration entre l’Université de Montréal, l’Université McGill, l’Institut national de la recherche scientifique (INRS-EMT), Plasmionique inc. et l’Université de São Paulo.

« En utilisant la modification chimique, nous avons produit des métaux aux surfaces intelligentes qui interagissent positivement avec les cellules et aident à contrôler la réaction biologique de la guérison, Cette découverte servira d’assise à la réalisation de nouveaux implants métalliques améliorés, lesquels devraient augmenter significativement les chances de succès des prothèses orthopédiques, dentaires et cardiovasculaires. »

déclare Antonio Nanci, auteur principal de l’étude et professeur à la Faculté de médecine dentaire de l’Université de Montréal.

Surfaces nanoporeuses

Dr Nanci et ses collègues ont utilisé des composés chimiques pour modifier la surface de métaux biomédicaux courants comme le titanium. Le traitement de ces métaux avec des mélanges sélectionnés d’acides et d’oxydants a révélé des surfaces aux nano (minuscules) alvéoles caractéristiques de l’éponge:

« Nous avons démontré que certaines cellules adhèrent mieux à ces surfaces qu’aux surfaces lisses habituelles. C’est là une amélioration au biomatériel standard dont nous disposons actuellement ».

Les chercheurs ont ensuite testé les effets des surfaces de titanium nanoporeuses produites chimiquement sur la croissance et le développement des cellules. Ils ont constaté que, comparativement aux surfaces lisses non traitées, ces surfaces augmentent la croissance des cellules osseuses tandis que celle des cellules néfastes diminue, et qu’elles stimulent les cellules souches. De plus, la manifestation des gènes nécessaires à l’adhérence et à la croissance des cellules a augmenté au contact des surfaces nanoporeuses.

Différents agents chimiques, différents effets

La croissance non contrôlée des cellules sur un implant n’est pas souhaitable. Par exemple, lorsqu’on utilise des endoprothèses vasculaires, il est important de limiter la croissance de certaines cellules afin de ne pas nuire à la circulation sanguine. Dans d’autres situations, les cellules peuvent former une capsule indésirable autour des implants dentaires et les faire tomber. Les chercheurs ont démontré qu’un traitement à l’aide d’agents spécifiques réduit la croissance de cellules indésirables.

« Un élément important de cette étude est la manière dont nous avons démontré les effets cellulaires sélectifs du décapage chimique. Avec de légères modifications dans la composition des mélanges d’agents décapants, il est possible de changer les nanoschémas qui se forment à la surface du métal et de contrôler les réactions cellulaires qui s’ensuivent. »

Déclare le Dr Nanci.

« Notre étude est révolutionnaire. Nous utilisons de simples traitements chimiques déjà très efficaces pour modifier des métaux couramment utilisés en salle d’opération.  »

Ajoute le professeur.

Cette approche innovatrice pourrait ultimement mener au développement de matériaux intelligents qui non seulement sont facilement acceptés par le corps humain, mais qui de plus répondent activement au milieu biologique environnant.

Source:
EurekAlert

L’article Nanoscale Oxidative Patterning of Metallic Surfaces to Modulate Cell Activity and Fate. Nano Letters. Par Antonio Nanci (Université de Montréal), Fiorenzo Vetrone (Université de Montréal et INRS-EMT), Fabio Variola (Université de Montréal et INRS-EMT), Paulo Tambasco de Oliveira (Université de São Paulo), Sylvia Francis Zalzal (Université de Montréal), Ji-Hyun Yi (Université de Montréal), Johannes Sam (Université de Montréal), Karina F. Bombonato-Prado (Université de São Paulo), Andranik Sarkissian (Plasmionique inc., Varennes), Dmitrii F. Perepichka (Université McGill), Federico Rosei (INRS-EMT) et James D. Wuest (Université de Montréal).

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