{"id":119391,"date":"2013-05-29T14:41:51","date_gmt":"2013-05-29T17:41:51","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/?p=119391"},"modified":"2013-06-03T14:32:07","modified_gmt":"2013-06-03T17:32:07","slug":"mimetisme-osseux","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/fr\/mimetisme-osseux\/","title":{"rendered":"Mim\u00e9tisme osseux"},"content":{"rendered":"

Publi\u00e9 en Janvier 2012<\/em><\/p>\n

\"Os

CNRI \/ SCIENCE PHOTO LIBRARY \/ LATINSTOCK<\/span>Os du visage : des fractures pourront \u00eatre r\u00e9par\u00e9es gr\u00e2ce \u00e0 des biomat\u00e9riaux produits avec des bact\u00e9riesCNRI \/ SCIENCE PHOTO LIBRARY \/ LATINSTOCK<\/span><\/p><\/div>\n

Des chercheurs br\u00e9siliens se basent sur des approches novatrices pour d\u00e9velopper des biomat\u00e9riaux destin\u00e9s \u00e0 des applications m\u00e9dicales et odontologiques. Ces biomat\u00e9riaux doivent faire la liaison avec le tissu cellulaire, aider \u00e0 la formation des vaisseaux sanguins et \u00e0 la r\u00e9cup\u00e9ration rapide de l\u2019os. L\u2019un de ces mat\u00e9riaux bioactifs est une membrane faite \u00e0 partir de la cellulose produite par des bact\u00e9ries et qui est compos\u00e9e de peptides (morceaux de prot\u00e9ines) synth\u00e9tis\u00e9s en laboratoire, capables de stimuler des processus qui am\u00e9liorent la r\u00e9cup\u00e9ration osseuse ainsi que des \u00e9l\u00e9ments qui constituent les os, comme le collag\u00e8ne et l\u2019hydroxyapatite. En contact avec les fluides physiologiques, les mat\u00e9riaux consid\u00e9r\u00e9s bioactifs \u2013 \u00e0 l\u2019exemple des c\u00e9ramiques et des verres \u2013 peuvent r\u00e9g\u00e9n\u00e9rer la couche perdue mais aussi faire la liaison avec le tissu osseux. Ce sont des mat\u00e9riaux diff\u00e9rents du titane par exemple, tr\u00e8s utilis\u00e9 pour fixer des implants mais qui n\u2019\u00e9tablit pas de liaison chimique effective avec l\u2019os.<\/p>\n

Le mat\u00e9riau composite \u00e0 base de cellulose bact\u00e9rienne est d\u00e9velopp\u00e9 \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 d\u2019\u00e9tat Paulista (Unesp) d\u2019Araraquara, dans la province de l\u2019\u00e9tat de S\u00e3o Paulo. Il peut \u00eatre utilis\u00e9 dans des implants dentaires lorsqu\u2019il n\u2019y a pas assez d\u2019os pour mettre la vis qui sert de support ou dans des processus d\u2019extraction de dents qui occasionnent un r\u00e9tr\u00e9cissement de l\u2019os. Les tests d\u00e9j\u00e0 effectu\u00e9s montrent des applications possibles pour r\u00e9parer des petites fractures osseuses dans des zones sans grande charge m\u00e9canique, comme les os du visage. La cellulose est d\u00e9j\u00e0 utilis\u00e9e en m\u00e9decine, \u00e0 l\u2019exemple des pansements antibact\u00e9riens vendus dans le commerce pour les br\u00fblures, mais jusqu\u2019\u00e0 pr\u00e9sent elle n\u2019avait pas encore \u00e9t\u00e9 utilis\u00e9e pour la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration de tissus osseux.<\/p>\n

Reinaldo Marchetto, professeur de l\u2019Institut de Chimie, coordinateur du projet et chef du groupe de recherche \u2018Synth\u00e8se, structure et applications de peptides et de prot\u00e9ines\u2019 de l\u2019Unesp d\u2019Araraquara, observe : \u00ab Nous avons introduit dans la cellulose deux types de peptides, un contenant cinq r\u00e9sidus d\u2019acides amin\u00e9s et l\u2019autre quatorze, et les deux ont offert une meilleure r\u00e9paration osseuse \u00bb. Marchetto a dirig\u00e9 la th\u00e8se de doctorat de la chirurgienne dentiste Sybele Saska \u2013 une th\u00e8se \u00e9lue meilleur travail dans la cat\u00e9gorie Mat\u00e9riaux Dentaires lors de la 88e Session G\u00e9n\u00e9rale de l\u2019Association Internationale pour la Recherche Dentaire, r\u00e9alis\u00e9e en juillet 2010 \u00e0 Barcelone. L\u2019\u00e9tude fait partie de deux projets financ\u00e9s par la FAPESP et coordonn\u00e9s par le chercheur. Les r\u00e9sultats obtenus ont donn\u00e9 lieu au d\u00e9p\u00f4t d\u2019un brevet \u00e0 l\u2019Institut National de la Propri\u00e9t\u00e9 Industrielle (INPI), avec l\u2019aide du Programme de Soutien \u00e0 la Propri\u00e9t\u00e9 Intellectuelle (Papi) de la FAPESP.<\/p>\n

La cellulose est form\u00e9e de nanofibres produites par les bact\u00e9ries du genre Gluconacetobacter, et chacune mesure entre 10 et 50 nanom\u00e8tres (1 nanom\u00e8tre \u00e9quivaut \u00e0 1 millim\u00e8tre divis\u00e9 par 1 million). Elles sont lanc\u00e9es par des bact\u00e9ries immerg\u00e9es dans un milieu de culture compos\u00e9 de glucose, acides amin\u00e9s, extrait de levure et sels, et ce pour une p\u00e9riode de 120 heures \u00e0 une temp\u00e9rature de 28\u00b0C. Les couches se superposent jusqu\u2019\u00e0 former une sorte de pellicule de consistance g\u00e9latineuse entre le milieu de culture et la surface. Quand elle atteint 5 mm d\u2019\u00e9paisseur, la pellicule est retir\u00e9e du milieu pour \u00eatre lav\u00e9e et d\u00e9barrass\u00e9e des bact\u00e9ries. Apr\u00e8s un traitement chimique, des lavages \u00e0 l\u2019eau distill\u00e9e et une st\u00e9rilisation, il ne reste plus que la cellulose pure, dans laquelle sont ajout\u00e9s des composants tels que le collag\u00e8ne, l\u2019hydroxyapatite et les peptides.<\/p>\n

Apr\u00e8s avoir analys\u00e9 les propri\u00e9t\u00e9s physico chimiques du mat\u00e9riau et proc\u00e9d\u00e9 \u00e0 des essais m\u00e9caniques de r\u00e9sistance et de traction, les chercheurs ont r\u00e9alis\u00e9 des tests in vitro avec des cellules pr\u00e9curseurs d\u2019os cultiv\u00e9es jusqu\u2019\u00e0 21 jours sur des membranes avec et sans peptides. Marchetto indique que \u00ab les \u00e9chantillons qui ont re\u00e7u les peptides ont pr\u00e9sent\u00e9 une prolif\u00e9ration tr\u00e8s sup\u00e9rieure d\u2019ost\u00e9oblastes, les cellules jeunes du tissu osseux, et le processus de min\u00e9ralisation a \u00e9t\u00e9 plus grand que dans les \u00e9chantillons sans les prot\u00e9ines \u00bb. Le r\u00e9sultat sugg\u00e8re une r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration plus rapide de l\u2019os. \u00c0 la suite de ces tests in vitro, les chercheurs ont fait des tests en appliquant la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration osseuse guid\u00e9e sur des petits d\u00e9fauts du f\u00e9mur de rats. Les analyses pour \u00e9valuer la biocompatibilit\u00e9, l\u2019efficacit\u00e9 du peptide r\u00e9gulateur et la densit\u00e9 osseuse se sont faites sur des p\u00e9riodes de 7, 15, 30 et 120 jours. \u00ab Le peptide a r\u00e9ellement favoris\u00e9 la conduction et l\u2019induction osseuse \u00bb, relate Marchetto. De fait, l\u2019os \u00e9tait form\u00e9 entre 15 et 30 jours. Les premiers essais ont montr\u00e9 que la r\u00e9absorption des membranes par l\u2019organisme n\u2019a lieu que dans des p\u00e9riodes sup\u00e9rieures \u00e0 120 jours. Pour que la membrane de cellulose modifi\u00e9e puisse \u00eatre appliqu\u00e9e dans des cabinets dentaires, il faut encore attendre de nouveaux tests sur des animaux et des personnes.<\/p>\n

Un autre biomat\u00e9riau est d\u00e9velopp\u00e9 \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 F\u00e9d\u00e9rale de l\u2019\u00e9tat de Minas Gerais (UFMG) : un verre bioactif essentiellement compos\u00e9 de silice, calcium et phosphore, inialement indiqu\u00e9 pour la r\u00e9cup\u00e9ration osseuse dans les implants dentaires. \u00c0 l\u2019avenir, le produit pourra \u00eatre utilis\u00e9 pour des applications orthop\u00e9diques comme la r\u00e9paration de vert\u00e8bres et, par exemple, en association avec le collag\u00e8ne. Ses applications s\u2019\u00e9tendent \u00e0 la substitution d\u2019os plus r\u00e9sistants m\u00e9caniquement, comme les bras et les jambes. Certes, il existe d\u00e9j\u00e0 sur le march\u00e9 br\u00e9silien des bioverres fabriqu\u00e9s par des entreprises nord-am\u00e9ricaines. Mais le mat\u00e9riau d\u00e9velopp\u00e9 \u00e0 l\u2019universit\u00e9 et en phase de perfectionnement \u00e0 la startup Ceelbio de Belo Horizonte est novateur au niveau de son processus de synth\u00e8se \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. En plus de faire des \u00e9conomies d\u2019\u00e9nergie, le processus permet l\u2019incorporation de m\u00e9dicaments \u00e0 lib\u00e9ration contr\u00f4l\u00e9e et \u00e0 l\u2019action localis\u00e9e. Rosana Domingues, professeur de l\u2019Institut des Sciences Exactes de l\u2019UFMG, coordinatrice du projet sur le bioverre et l\u2019une des associ\u00e9es de Ceelbio, dit que \u00ab dans le processus conventionnel de fusion des mati\u00e8res premi\u00e8res et de refroidissement rapide, le bioverre est fabriqu\u00e9 \u00e0 800\u00b0C. [\u2026] La temp\u00e9rature \u00e9lev\u00e9e rend le mat\u00e9riel dense et ne permet pas l\u2019incorporation de m\u00e9dicaments \u00bb.<\/p>\n

Les chercheurs ont choisi la synth\u00e8se par voie gel-sol, un proc\u00e9d\u00e9 qui consiste en une s\u00e9quence de produits chimiques acc\u00e9l\u00e9r\u00e9s par un catalyseur, \u00e0 temp\u00e9rature ambiante. \u00c0 la fin du processus, le gel poreux obtenu est transform\u00e9 en poudre pour faciliter la pr\u00e9paration et l\u2019addition de m\u00e9dicaments.
\nLes essais d\u2019\u00e9valuation de la toxicit\u00e9 du mat\u00e9riau reconnus par l\u2019Agence Br\u00e9silienne de Vigilance Sanitaire (Anvisa) ont prouv\u00e9 qu\u2019il n\u2019\u00e9tait pas toxique.
\nEn partenariat avec l\u2019Institut des Sciences Biologiques et l\u2019\u00c9cole d\u2019Odontologie de l\u2019UFMG, les chercheurs ont men\u00e9 des tests in vitro sur des rats ainsi qu\u2019une
\n\u00e9tude pr\u00e9liminaire sur des personnes, en utilisant le verre bioactif associ\u00e9 \u00e0 des antibiotiques et des anti-inflammatoires. Ils ont obtenu de bons r\u00e9sultats. Les recherches sur le d\u00e9veloppement du bioverre \u00e0 temp\u00e9rature ambiante ont d\u00e9but\u00e9 \u00e0 l\u2019universit\u00e9 \u00e0 la fin des ann\u00e9es 1990, avec une \u00e9tudiante de doctorat dirig\u00e9e par Rosana Domingues et qui a cr\u00e9\u00e9 un biomat\u00e9riau \u00e0 base d\u2019hydroxyapatite et de zircone. C\u2019est \u00e0 partir de l\u00e0 qu\u2019a \u00e9t\u00e9 mise en place une ligne de recherche consacr\u00e9e exclusivement au d\u00e9veloppement de mat\u00e9riaux c\u00e9ramiques au d\u00e9partement de chimie de l\u2019UFMG.<\/p>\n

\"Membrane

LEO RAMOS<\/span>Membrane de cellulose apr\u00e8s s\u00e9chageLEO RAMOS<\/span><\/p><\/div>\n

Le d\u00e9veloppement du bioverre par la voie sol-gel a fait l\u2019objet d\u2019un d\u00e9p\u00f4t de brevet en 2002, et en 2008 ont d\u00e9but\u00e9 des \u00e9tudes pour l\u2019application commerciale. Aux c\u00f4t\u00e9s de Rosana Domingues se trouve le professeur Tulio Matencio, du d\u00e9partement de chimie et \u00e9galement associ\u00e9 de Ceelbio \u2013 Ceelbio a d\u2019abord \u00e9t\u00e9 situ\u00e9e dans la p\u00e9pini\u00e8re d\u2019entreprises de l\u2019UFMG, Inova. Mais comme la p\u00e9pini\u00e8re ne poss\u00e8de pas de licence dans le domaine biologique, l\u2019entreprise est en train de d\u00e9m\u00e9nager pour rejoindre l\u2019incubateur industriel de l\u2019entreprise Biominas, Habitat. Ceelbio travaille avec des mat\u00e9riaux c\u00e9ramiques dans deux voies distinctes. Le projet qui a donn\u00e9 lieu au bioverre a \u00e9t\u00e9 financ\u00e9 \u00e0 hauteur de 30000 reais par la Fondation de Soutien \u00e0 la Recherche de l\u2019\u00e9tat de Minas Gerais (Fapemig), 120 000 reais de l\u2019Agence de Financement d\u2019\u00c9tudes et de Projets (Finep) et 67 000 reais pour avoir remport\u00e9 le D\u00e9fi Br\u00e9sil 2011 : un prix d\u2019entrepreneuriat et d\u2019innovation promu par Intel et par le Centre d\u2019\u00c9tudes en Private Equity et Venture Capital de l\u2019\u00c9cole d\u2019Administration d\u2019Entreprises de S\u00e3o Paulo, de la Fondation Get\u00falio Vargas.<\/p>\n

\u00c0 l\u2019Universit\u00e9 d\u2019\u00e9tat de Campinas (Unicamp), le groupe de recherche du professeur Celso Bertran de l\u2019Institut de Chimie a d\u00e9velopp\u00e9 une modification fonctionnelle \u00e0 la surface d\u2019un bioverre commercial appel\u00e9 Bioglass 45S5 ; compos\u00e9 de calcium, phosphore, silice et sodium, il acc\u00e9l\u00e8re les r\u00e9actions d\u2019interaction avec l\u2019organisme en induisant une croissance plus rapide des tissus osseux. \u00ab Nous avons modifi\u00e9 la surface du bioverre avec des ions calcium \u00e0 une bonne concentration \u00bb, d\u00e9clare Bertran. Le professeur dirige la th\u00e8se de doctorat de Jo\u00e3o Henrique Lopes, financ\u00e9e par la FAPESP, et qui a r\u00e9sult\u00e9 en d\u00e9p\u00f4t de brevet \u00e0 l\u2019INPI par l\u2019Agence d\u2019Innovationde l\u2019Unicamp, l\u2019Inova. Cette modification fonctionne comme un acc\u00e9l\u00e9rateur du processus de formation du phosphate de calcium \u00e0 l\u2019interface entre le bioverre et le tissu osseux. Et Bertran d\u2019ajouter : \u00ab Nous avons r\u00e9ussi \u00e0 acc\u00e9l\u00e9rer la r\u00e9ponse biologique du bioverre sans avoir besoin de modifier la facilit\u00e9 de son traitement. [\u2026] Le processus et le mat\u00e9riau qui en d\u00e9coulent sont tous deux nouveaux \u00bb.<\/p>\n

La caract\u00e9risation compl\u00e8te de la composition de la surface du bioverre ainsi que la d\u00e9termination] de la rapidit\u00e9 avec lesquels les ions qui composent la surface modifi\u00e9e sont lib\u00e9r\u00e9s vers le tissu \u2013 devenant ainsi responsables des processus inducteurs de formation osseuse et de la connexion entre le bioverre et le tissu h\u00f4te \u2013 ont d\u00e9j\u00e0 \u00e9t\u00e9 faites par les chercheurs. L\u2019id\u00e9e de d\u00e9part \u00e9tait de modifier la surface du bioverre en maintenant les propri\u00e9t\u00e9s du verre, ce qui a \u00e9t\u00e9 r\u00e9ussi. Actuellement, la recherche est centr\u00e9e sur la d\u00e9termination des m\u00e9canismes de modification de la surface du bioverre et l\u2019\u00e9valuation biologique du mat\u00e9riau in vitro.<\/p>\n

LES PROJETS<\/strong> 1. Peptides synth\u00e9tiques avec application dans le domaine de la sant\u00e9 : perspectives d\u2019innovation et de d\u00e9veloppement technologique – n\u00b0 2010\/10168-8. 2. Nanocomposites \u00e0 base de cellulose bact\u00e9rienne pour application dans la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration du tissu osseux – n\u00b0 2009\/09960-1. 3. Mat\u00e9riaux nanocomposites \u00e0 base de cellulose bact\u00e9rienne, collag\u00e8ne, hydroxyapatite, facteurs de croissance et autres peptides, pour application dans la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration osseuse – n\u00b0 2009\/50868-1 MODALIT\u00c9<\/strong> 1 et 2. Aide R\u00e9guli\u00e8re au Projet de Recherche 3. Programme de Soutien \u00e0 la Propri\u00e9t\u00e9 Intellectuelle COORDONNATEUR<\/strong> 1, 2 et 3. Reinaldo Marchetto \u2013 Unesp INVESTISSEMENT\u00a0<\/strong> 1. 366 830,00 reais (FAPESP) 2. 131 672,04 reais (FAPESP) 3. 18 651,50 reais (FAPESP)<\/p>\n

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