FRACTURE : Un pistolet à colle pour recoller les morceaux

L’étude, préclinique, teste ici ce dispositif sur des animaux modèles et confirme sa capacité à créer rapidement des implants osseux complexes sans préfabrication préalable. Les greffes obtenues, imprimées en 3D, démontrent aussi une grande flexibilité structurelle et « une intelligence » car

le matériau obtenu permet la libération d'antibiotiques et d’anti-inflammatoires

et favorise la régénération osseuse spontanée au site de la greffe.

Une alternative possible aux implants osseux : alors que les implants osseux sont fabriqués en métal, en os de donneur et plus récemment, en matériau imprimé en 3D, mais qu’ils doivent toujours être conçus et fabriqués avant l'intervention chirurgicale afin de permettre un ajustement optimal, la nouvelle technologie permet l’adaptation de « l’implant » sur site :

L’un des auteurs principaux, Jung Seung Lee, professeur de génie biomédical à l'Université Sungkyunkwan, relève : « Notre technologie propose une approche unique en développant

un système d'impression in situ

permettant la fabrication et l'application en temps réel d'une structure directement sur le site chirurgical. Cela permet une adaptation anatomique très précise, même en cas de défauts irréguliers ou complexes, sans nécessiter de préparation préopératoire telle que par l'imagerie, la modélisation puis le découpage ».

Le matériau introduit dans le pistolet à colle est un filament composé de deux composants principaux : l'hydroxyapatite (HA), une substance de l'os naturel connue pour favoriser la cicatrisation, et le polycaprolactone (PCL), un thermoplastique biocompatible. Le PCL peut se liquéfier à des températures allant jusqu'à 60 °C. Appliqué à l'aide du pistolet à colle, il est alors suffisamment froid pour éviter toute lésion tissulaire lors de l'intervention chirurgicale mais suffisamment fluide pour s'adapter aux sillons irréguliers des os fracturés. En ajustant la proportion d'AH et de PCL dans la « colle », l'équipe peut personnaliser la dureté et la résistance des greffons pour répondre aux besoins anatomiques spécifiques de chaque patient.

Plusieurs avantages durant la chirurgie :

• le chirurgien peut en effet ajuster la direction, l'angle et la profondeur d'impression en temps réel pendant l'intervention ;
• le processus de réparation peut être réalisé en quelques minutes ;
• le risque d’infection est réduit grâce à l’incorporation de de la vancomycine et de la gentamicine, 2 antibactériens au matériau : ainsi, in vitro, le matériau inhibe la croissance de bactéries comme E. coli et S. aureas, 2 bactéries susceptibles de provoquer des infections postopératoires. De plus, la libération des antibactériens est prolongée sur le site chirurgical pendant plusieurs semaines.

« Cette approche d'administration localisée à libération prolongée offre des avantages cliniques significatifs par rapport à l'administration systémique d'antibiotiques, à la fois en réduisant les effets secondaires et en limitant le développement de résistances aux antibiotiques, tout en protégeant efficacement contre le risque d’infection post-op ».

Premières preuves de concept : testé sur des modèles animaux et sur des fractures fémorales sévères, le pistolet à colle fait ses preuves : 12 semaines après l'intervention, l'équipe n’observe aucun signe d'infection ou de nécrose mais constate une régénération osseuse plus avancée, qu’avec les implants habituels.

« L'échafaudage a été conçu non seulement pour s'intégrer biologiquement au tissu osseux environnant, mais aussi pour se dégrader progressivement au fil du temps et être remplacé par de l'os néoformé », concluent les scientifiques, qui travaillent à optimiser la capacité antibactérienne avant de premiers essais cliniques chez l'Homme.