La performance des biomatériaux peut être prédite et programmée - L'équipe MIT montre comment

En médecine, les biomatériaux, en particulier les matériaux biodégradables, sont de plus en plus utilisés. À eux seuls, ils servent de support et de remplacement structurel et de plateformes pour la libération de médicaments, l'intégration de cellules et l'ingénierie tissulaire. Cependant, plusieurs matériaux et dispositifs ne sont pas utilisés dans les essais cliniques car ils ne fonctionnent pas comme prévu dans les expériences in vitro. Il n'y a pas eu de méthode concise pour prédire la performance in vivo à partir d'expériences in vitro, limitant le développement de nouveaux matériaux et l'évaluation de la sécurité, de l'efficacité et de l'applicabilité des matériaux existants.
Dr. Natalie Artzi, chercheuse travaillant avec le professeur Elazer Edelman au Centre d'ingénierie biomédicale, a déclaré:

«Dans de nombreuses études expérimentales, les souris sont euthanasiées pour évaluer le devenir et l’érosion des matériaux. Ce procédé utilise un grand nombre d’animaux mais ne permet pas de mesures séquentielles du même spécimen, ce qui entraîne

Dans la conception des matériaux érodables, la composante essentielle est la capacité de programmer leur temps de rétention in vivo, en insistant sur la nécessité de surveiller l’effet de ces dispositifs en temps réel. Cela a inspiré le Dr Artiz qui a conçu et dirigé l'enquête pour créer des moyens de suivre l'érosion des dispositifs de manière non invasive et de prédire leur capacité thérapeutique.
Elazer R. Edelman, chercheur principal et professeur Thomas D. de MIT et Virginia W. Cabot de sciences et technologies de la santé, a expliqué:

"Cet article est passionnant à plusieurs niveaux car il aborde à la fois de multiples problèmes en science des matériaux. Le travail explique comment la fonction matérielle dépend du contexte et définit comment, quand et pourquoi les observations in vitro peuvent prédire la performance in vivo. l'étape de caractérisation des interactions matériau-tissu à grande échelle, l'optimisation de la conception des matériaux et le développement de nouveaux matériaux pour des tissus, des conditions et des applications spécifiques. "

Dans un récent article paru dans Nature Materials, l’équipe dirigée par le Dr Artzi contrôlait pour la première fois l’imagerie par fluorescence de manière séquentielle afin de suivre la perte de matière in vivo. Ils ont également utilisé la modélisation mathématique pour déterminer l'érosion in vivo des matériaux issus de la cinétique d'érosion in vitro. Ces techniques peuvent constituer un outil in vitro rapide pour le criblage de candidats matériels et accélérer le développement de dispositifs médicaux.
Ils ont analysé l'effet de la forme du matériau, de la composition et des conditions environnementales dictées par le choix du site d'implantation, sur le profil d'érosion des matériaux naturels et synthétiques. Ce profil détermine l’efficacité du matériau et l’incorporation de médicaments et de cellules, l’érosion matérielle dicte la libération du médicament et l’efficacité des cellules et le profil de sécrétion déterminant le résultat thérapeutique.

Dr. Artzi a expliqué:

"Nous envisageons une approche intégrative prenant en compte les changements dynamiques dans les matériaux érodables et correspondant à leurs propriétés avec des types de tissus et des états spécifiques, ce qui permettra de développer des dispositifs médicaux avec des résultats cliniques prévisibles et ajustables. de l'érosion in vivo est cruciale pour la conception, l'examen réglementaire éclairé et l'utilisation du nombre croissant d'appareils biomédicaux dotés de propriétés érosives. "

Dr. Artzi et son équipe utilisent ces découvertes et méthodes pour caractériser et concevoir des matériaux composites qui se dégradent de manière programmée pour permettre la libération programmée de médicaments et la fonction cellulaire contrôlée pour des applications cardiovasculaires et cancéreuses.
Outre Artzi et Edelman, les coauteurs de l'article sont Nuria Oliva, Cristina Puron, Sagi Shitreet, Shay Artzi, Adriana Bon Ramos, Adam Groothuis et Gary Sahagian.
Le travail a été soutenu par le NIH (GM / HL 49039, UL1 RR 025758) et le Centre MIT Deshpande.
Écrit par Grace Rattue