Pendant des siècles, les civilisations ont utilisé des matériaux inorganiques naturels pour leurs propriétés curatives perçues. Les Égyptiens pensaient que le minerai de cuivre vert aidait à l’inflammation des yeux, les Chinois utilisaient le cinabre pour traiter les brûlures d’estomac et les Amérindiens utilisaient l’argile pour réduire les douleurs et l’inflammation.
Revenons à aujourd’hui et les chercheurs de la Texas A&M University continuent de découvrir des façons d’utiliser des matériaux inorganiques pour la guérison.
Dans deux articles récemment publiés, le Dr Akhilesh Gaharwar, professeur doté de la technologie Tim et Amy Leach au Département de génie biomédical, et le Dr Irtisha Singh, professeur adjoint au Département de biologie cellulaire et de génétique, ont découvert de nouvelles façons dont les matériaux inorganiques peuvent aider. réparation et régénération des tissus.
Le Premier articlePublié dans Acta Biomatériaux, explique que les voies cellulaires nécessaires à la formation des os et du cartilage peuvent être activées dans les cellules souches à l’aide d’ions inorganiques. Le deuxième articlePublié dans Science avancéeexplore l’utilisation de nanomatériaux à base de minéraux, en particulier de nanosilicates 2D, pour favoriser la régénération musculo-squelettique.
« Ces recherches appliquent des méthodes moléculaires de pointe à haut débit pour clarifier comment les biomatériaux inorganiques affectent le comportement des cellules souches et les processus de régénération des tissus », a déclaré Singh.
La capacité à induire une formation osseuse naturelle est prometteuse pour l’amélioration des résultats du traitement, les temps de récupération des patients et la réduction du besoin de procédures invasives et de médicaments à long terme.
« Améliorer la densité et la formation osseuses chez les patients souffrant d’ostéoporose, par exemple, peut aider à atténuer les risques de fractures, à renforcer les os, à améliorer la qualité de vie et à réduire les coûts des soins de santé », a déclaré Gaharwar. « Ces connaissances ouvrent des perspectives passionnantes pour le développement de biomatériaux de nouvelle génération qui pourraient fournir une approche plus naturelle et plus durable de la guérison. »
Gaharwar a déclaré que la nouvelle approche diffère des méthodes de régénération actuelles qui reposent sur des molécules organiques ou biologiquement dérivées et fournit des solutions sur mesure pour des problèmes médicaux complexes.
« L’une des découvertes les plus significatives de nos recherches est la capacité de ces nanosilicates à stabiliser les cellules souches dans un état propice à la régénération des tissus squelettiques », a-t-il déclaré. « Cela est crucial pour favoriser la croissance osseuse de manière contrôlée et soutenue, ce qui constitue un défi majeur dans les thérapies régénératives actuelles. »
Gaharwar prévoit de continuer à développer des biomatériaux pour des applications cliniques. Il utilisera des biomatériaux inorganiques en conjonction avec des techniques de bio-impression 3D pour concevoir des implants osseux personnalisés pour les blessures reconstructives.
« En chirurgie reconstructive, en particulier pour les anomalies cranio-faciales, la croissance osseuse induite est cruciale pour restaurer à la fois la fonction et l’apparence, vitale pour les fonctions essentielles comme la mastication, la respiration et la parole », a-t-il déclaré. « Induire la formation osseuse a plusieurs applications critiques en orthopédie et en dentisterie. »
Ancienne étudiante diplômée en génie biomédical, la Dre Anna Kersey ’23, était l’auteur principal de l’article publié dans Acta Biomatériaux et Aparna Murali, étudiante diplômée en génie biomédical, était l’auteur principal de l’article de suivi publié dans Science avancée.
« Cette approche non seulement relie les pratiques anciennes aux méthodes scientifiques modernes, mais minimise également l’utilisation de protéines thérapeutiques, qui comportent des risques d’induire une croissance anormale des tissus et des formations cancéreuses », a déclaré Gaharwar.
« Collectivement, ces résultats élucident le potentiel des biomatériaux inorganiques à agir comme de puissants médiateurs dans les stratégies d’ingénierie tissulaire et de régénération, marquant ainsi une avancée significative dans le domaine. »
Plus d’information:
Anna L. Kersey et al, Les ions inorganiques activent les réseaux de régulation génétique spécifiques à la lignée, Acta Biomatériaux (2024). DOI : 10.1016/j.actbio.2024.03.020
Aparna Murali et al, Les biomatériaux inorganiques façonnent le profil du transcriptome pour induire la différenciation endochondrale, Science avancée (2024). DOI : 10.1002/advs.202402468