Un dispositif portable peut appliquer des greffes osseuses synthétiques directement sur le site d'un défaut ou d'une blessure sans avoir besoin d'imagerie ou de fabrication préalable.
Les chercheurs ont démontré la technologie en modifiant un pistolet à colle chaude pour imprimer en 3D le matériau directement sur les fractures osseuses chez les lapins. Au lieu d'utiliser un bâton de colle ordinaire, ils ont utilisé une «biose» spécialement fabriquée, l'équipe rapporte le 5 septembre Appareil.
L'idée était de concevoir un système d'impression qui pourrait être facilement équipé et utilisé en milieu clinique, explique l'ingénieur biomédical Jung Seung Lee de l'Université Sungkyunkwan à Séoul, en Corée du Sud.
«Nous pouvons économiser du temps, des coûts et des procédures complexes [compared with those] requis dans la fabrication conventionnelle de la greffe osseuse à base d'impression en 3D », explique Lee. Habituellement, des analyses et des mesures des blessures sont nécessaires pour construire des implants de bondélisation sur des spécifications exactes, un processus qui peut prendre des jours et retarder les chirurgies.
La bioinque se compose de deux composés couramment utilisés pour les implants d'impression 3D: l'hydroxyapatite, qui soutient les voies de formation osseuse et améliore la régénération des tissus, et un plastique biocompatible appelé polycaprolactone, ou PCL, qui devient l'échafaudage pour la croissance osseuse.
«PCL est [approved by the U.S. Food and Drug Administration] et se dégrade progressivement dans notre corps au cours des mois « , explique Lee. » Cela permet la lente substitution de la greffe par le tissu osseux nouvellement cultivé. » Les proportions des deux composés peuvent être ajustées pour optimiser la résistance du matériau, la rigidité et les propriétés biochimiques pour chaque utilisation.
La bioinque est simplement chargée dans le dispositif d'impression et appliquée si nécessaire. Étant donné que les pistolets à colle chaude conventionnels fonctionnent à des températures beaucoup trop élevées pour les tissus vivants, les chercheurs ont modifié leur prototype pour restreindre sa chaleur. Ils ont également ajusté la pointe pour un meilleur contrôle. Grâce au faible point de fusion de la PCL, la bioinque peut être appliquée à environ 60 degrés Celsius, refroidissant à la température corporelle dans les 40 secondes. La direction, l'angle et la profondeur de l'appareil peuvent être réglés pendant l'impression, et l'ensemble du processus ne prend que quelques minutes.
Lee et ses collègues ont testé le pistolet à colle et la biose des fractures osseuses fémorales chez les lapins. En comparant les résultats des lapins recevant la thérapie avec un groupe témoin recevant du ciment osseux ordinaire, l'équipe a constaté que le premier groupe avait une meilleure guérison et régénération du tissu osseux. Les animaux n'ont également montré aucun signe d'infection au cours des 12 semaines suivant la chirurgie.
Lee vise à développer cela en un système d'impression multifonctionnel, celui qui a des substances supplémentaires telles que les facteurs de croissance, les antibiotiques et autres médicaments, pour une utilisation dans les chirurgies orthopédiques sur l'homme. À ce stade, il prévient, c'est toujours une preuve de concept. Des processus de fabrication standardisés, des protocoles de stérilisation et d'autres études animales sont tous nécessaires avant que la technologie ne puisse se rendre aux salles d'opération.
Deborah Mason, biologiste moléculaire et cellulaire à l'Université Cardiff au Pays de Galles qui n'a pas été impliquée dans l'étude, trouve que la température élevée est une limitation. «La température élevée du matériau extrudé est susceptible de souligner ou de tuer les cellules», dit-elle.
Les chercheurs s'efforcent de modifier la pointe de l'appareil pour que la température du matériau tombe plus rapidement après l'extrusion.
Nieves Cubo-Mateo, ingénieur des biomatériaux à l'Université Nebrija à Madrid, dit que cet appareil a le potentiel de devenir un «stylo d'imprimante osseux» pour les chirurgiens. Mais il y a un long chemin à parcourir pour que cela se produise, dit-elle. Par exemple, l'imprimante de Lee doit être compatible avec les technologies d'imagerie et l'assistance robotique utilisée pendant les chirurgies. Cela ferait de cet appareil «non seulement un remplaçant de défaut, mais un véritable outil de régénération adaptable à différentes spécialités chirurgicales».
