Innovation

Des chercheurs inventent un hydrogel innovant, 66% plus solide et résistant que le cartilage humain

Une équipe de chercheurs vient de mettre au point un nouvel hydrogel plus résistant que le cartilage naturel. Et les essais sur l'Homme sont prévus dès l'année prochaine !

L’âge, la pratique intensive d’un sport ou tout simplement une blessure, peuvent mettre notre corps à rude épreuve. Et certaines zones sont plus fragiles que d’autres, notamment les articulations, constamment sollicitées. Les genoux en particulier sont des points qui font souffrir et handicapent bon nombre d’entre nous lorsque le cartilage est trop usé, car il peut avoir du mal à se régénérer. Mais une équipe de l’Université de Duke vient de mettre au point un nouvel hydrogel, plus solide et résistant, qui pourrait bien se retrouver dans nos genoux très prochainement !

Un premier hydrogel en 2020

Les traitements contre les douleurs articulaires consistent en général à prendre des antidouleurs, à faire de la physiothérapie et souvent aussi, en opération, parfois successives et nombreuses. Le cartilage naturel, qui sert de “coussinet” entre les os, peut ne pas se régénérer assez vite, notamment dans le cas de mouvements répétés, comme dans certains sport tels que le judo, football, escalade,… L’équipe de l’université de Duke s’était déjà penchée sur la question et avait mis au point un premier hydrogel aussi performant que le cartilage naturel. Aujourd’hui, ils sont sur le point de lancer les tests sur les humains d’un hydrogel beaucoup plus performant et solide que leur première version.

Un échantillon du nouvel hydrogel remplaçant le cartilage, attaché à une base en titane implantable.
Un échantillon du nouvel hydrogel remplaçant le cartilage, attaché à une base en titane implantable. Crédit photo : Benjamin Wiley, Université Duke

De quoi est composé cet hydrogel ?

Ce nouveau matériau se compose de fibres de celluloses trempées dans de l’alcool polyvinylique; l’alcool permet à l’hydrogel de retrouver sa forme initiale tandis que la cellulose assure solidité et malléabilité à la fois. Des cristaux se forment dans le réseau polymère, permettant à l’hydrogel d’avoir cette résistance. Les chercheurs se sont rendu compte qu’en recuisant la matière plutôt qu’en la congelant et décongelant successivement, un plus grand nombre de cristaux se formait, augmentant ainsi sa solidité. Grâce à ses performances et à sa durabilité, ce nouvel hydrogel pourrait donner accès à de meilleures arthroplasties du genou, avec une durée de vie plus élevée et donc, moins d’opérations nécessaires.

Plus résistant et donc, plus durable

Plusieurs tests ont été effectués sur cet hydrogel, et des comparaisons avec d’autres matériaux de même type ont permis d’établir les résultats suivants :

  • A la traction (ou à l’étirement), cet hydrogel est 26% plus solide que le cartilage naturel; 5 fois plus que les autres hydrogels (congelés et décongelés), et résiste jusqu’à 51 Mpa.
  • A la compression (ou pression), il est 66% plus solide que le cartilage naturel; 2 fois plus que les autres hydrogels, et résiste jusqu’à 98 Mpa.
  • Le cartilage naturel est trois fois moins résistant à l’usure que celui mis au point par les chercheurs !

Problème d’implantation résolu

Une fois la question de la solidité réglée, reste le problème de l’ancrage de cet hydrogel. En effet, l’implantation de ces matériaux dans l’os peut s’avérer délicate, et il faut s’assurer que le dispositif tienne bien en place pour assurer ses fonctions. Là aussi, l’équipe semble avoir trouver la solution : un support en titane sur lequel l’hydrogel est cimenté, et dont la tige vient se fixer dans l’os. L’équipe souligne ici aussi les performances de ce dispositif : “Celui-ci présentait une résistance au cisaillement de 2 MPa, soit 68 % de plus que la prise du cartilage naturel sur l’os.” Les essais cliniques devraient débuter sur les humains dés le printemps 2023. En attendant, l’équipe poursuit ses tests sur des moutons, mais les résultats déjà annoncés semblent plus que prometteurs ! Plus d’informations : Advanced Functional Material

Un dispositif pour soigner les douleurs articulaires.
Un dispositif pour soigner les douleurs articulaires. .Photo d’illustration non contractuelle. Crédit : Shutterstock

Source
Université de DukeAdvanced Functional Materials

Sow Lane

Amoureuse des mots, chaque être humain est un livre à découvrir ! (j'ai déjà fait un tour de coussin massant et j'ai pas fait un article)

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