Biocéramiques fonctionnalisées pour une ostéoimmunomodulation et une libération locale de molécules actives

Discipline

Matériaux céramiques et traitements de surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Fonctionnalisation, Libération locale

Mots-clés

Impression 3D,

Hydroxyapatite

Les céramiques poreuses en phosphate de calcium possèdent des propriétés bioactives et ostéocondutrices intrinsèques, mais elles ne sont pas suffisantes pour permettre l’intégration de grands implants. En effet, au-delà de 1 cm3 ces implants sont difficilement colonisés par les cellules. Le manque de vascularisation ainsi que l’absence de matrice organique ne permettent pas à ces substituts osseux d’avoir des propriétés mécaniques suffisantes pour permettre leur utilisation au sein des os longs dont le rôle est d’assurer un soutien mécanique. Les risques d’infection lié à l’intervention chirurgicale peuvent conduire au le rejet de l’implant. Ces travaux proposent de développer une céramique en hydroxyapatite, élaboré par micro-extrusion, présentant une porosité multi-échelle pour améliorer les propriétés ostéocondutrices. Dans le but de lui conférer des propriétés ostéoinductrices, le matériau a été fonctionnalisé par des cytokines (IL-17 et IFN-γ), adsorbées au niveau des micropores, pour favoriser l’ostéoimmunomodulation et par un antibiotique (vancomycine), contenu dans un hydrogel, placé dans les macropores de l’architecture, pour prévenir les risques d’infections. Afin de mimer les conditions physiologiques, les cinétiques de libération des molécules actives ont été évaluée en condition dynamique dans un bioréacteur à perfusion pendant. Les résultats ont démontré la pertinence de la vancomycine et de son système de chargement qui permet une libération sur 14 jours à des concentrations inhibant la croissance bactérienne sans être toxique pour les cellules de la niche osseuse. Concernant les cytokines, 20 nM d’IL-17 est suffisant pour induire la différenciation des cellules pré-ostéoblastiques et les premières études de libération en conditions dynamiques ont pu être réalisées.