Matière glissante pour la lubrification des articulations inspirée par la nature

Depuis un certain temps, les scientifiques savent que le liquide synovial dans les articulations contient une substance naturelle qui les aide à rester bien lubrifiés. Maintenant, en imitant ses propriétés, les ingénieurs de l’Université Johns Hopkins de Baltimore, MD, espèrent développer un nouveau matériau qui offre une lubrification durable dans les articulations artificielles et d’autres endroits spécifiques du corps où les surfaces se touchent.
"Ce que j'aime dans ce concept, c'est que nous imitons les fonctions naturelles qui sont perdues en utilisant des matériaux synthétiques", explique le professeur Elisseeff.

L'équipe écrit sur le nouveau matériel et le potentiel qu'il offre dans la revue. Matériaux naturels. Tout en aidant à soulager les douleurs articulaires, il est également possible d'utiliser des lentilles de contact plus confortables.

La molécule qu'ils étudient s'appelle l'acide hyaluronique (HA), qui existe sous plusieurs formes dans le corps où la lubrification est nécessaire.

Une forme de HA réduit l'inflammation et protège les cellules des dommages métaboliques. Dans le corps, l'HA est liée aux surfaces protégées par une protéine. La recherche montre que dans les genoux, les hanches, les épaules et les coudes endommagés, malades et vieillissants, cette protéine ne peut plus retenir l'AH.

La viscosupplémentation est un traitement populaire pour les articulations douloureuses et consiste à injecter de l'HA dans l'articulation douloureuse. Cependant, si la cause de la douleur est le manque de protéine qui aide à lier l'AH à la surface affectée, elle n'offre pas d'avantage durable. Le HA injecté est rapidement éliminé par les processus de nettoyage naturels du corps.

«Poignée chimique» maintient HA en place

Ainsi, dirigée par Jennifer H. Elisseeff, professeure au Wilmer Eye Institute de Johns Hopkins, l’équipe cherchait à trouver un moyen de maintenir les HA en place. Ils ont trouvé leur réponse dans des molécules appelées peptides de liaison HA (HABpeps).

Les scientifiques ont utilisé HABpep comme "manche chimique" pour fixer l'HA sur des surfaces naturelles et artificielles à l'aide d'une autre molécule synthétique, le polyéthylène glycol.

Au laboratoire, ils ont testé le nouveau matériau dans des tissus de culture et des tissus à la surface des articulations et des yeux chez des animaux vivants. Ils ont constaté que l'HA lié ne s'évaporait pas facilement et qu'il réduisait la friction ainsi que lorsque les tissus étaient immergés dans un bain d'HA:

"Les surfaces tissulaires traitées avec le système de liaison HA présentaient des valeurs de lubrification plus élevées et, in vivo, elles étaient capables de retenir l'HA dans l'articulation articulaire et de lier les surfaces des tissus oculaires", notent-elles.

HABpep maintient HA 12 fois plus longtemps

Dans une autre série d'expériences, ils ont également testé un HABpep conçu pour se fixer au cartilage. Ils ont d'abord injecté des genoux de rats avec un HABpep, puis avec de l'HA et ont découvert que l'HA restait en place 12 fois plus longtemps que chez les rats n'ayant reçu que des injections d'HA sans HABpep.

L'équipe suggère que HABpeps peut être un complément utile à la viscosupplémentation en aidant l'HA à rester en place plus longtemps. Ils concluent également:

"Les stratégies médiatisées par les biomatériaux qui lient et concentrent localement l'HA pourraient procurer des avantages physiques et biologiques lorsqu'elles sont utilisées pour traiter un dysfonctionnement de la lubrification des tissus et pour enrober des dispositifs médicaux."

Bien qu’un certain temps se soit écoulé avant qu’un tel matériau ne soit prêt à être utilisé chez l’homme, l’équipe souligne qu’il s’agit d’un autre exemple où la nature a inspiré la solution à un problème médical.

Le professeur Elisseeff, qui fait également partie des départements de génie biomédical et de science et génie des matériaux de l'Université Johns Hopkins, a déclaré:

"Ce que j'aime dans ce concept, c'est que nous imitons les fonctions naturelles qui sont perdues en utilisant des matériaux synthétiques."

En novembre 2013, Nouvelles médicales aujourd'hui appris comment une autre équipe de chercheurs - également inspirée par la nature - raffine le corail marin pour l’utiliser dans les greffes osseuses.