VERRE BIOACTIF
Une technologie au service de la régénération osseuse
Les ions alcalins (Na + et Ca2 +) sur la surface du verre échangent rapidement avec des ions d’hydrogène entourant les fluides corporels. La réaction provoque l’hydrolyse des groupes de silice et induit une augmentation locale de pH et de la pression osmotique.[1-2]
La silice soluble est transformée pour former une couche de gel de silice à la surface de Glassbone. [3]
Au-dessus de Glassbone, il se forme une couche d’hydroxyapatite carbonatée (HCA) qui est le même composant que la couche minérale de l’os naturel. [4]
Les facteurs de croissance s’adsorbent à la surface de Glassbone en raison de ses similitudes structurelles et chimiques avec l’hydroxyapatite. Les facteurs de croissance activent les macrophages M2 afin de favoriser la cicatrisation des plaies et d’initier la migration des cellules progénitrices vers le site. [5-6]
Déclenché par l’activation des macrophages M2, les cellules souches mésenchymateuses et les cellules ostéoprogénitrices se fixent à la surface de GlassBone et se fixent à la couche de HCA afin de se différencier en cellules ostéogéniques: les ostéoblastes. [6-7]
Les ostéoblastes attachés et différenciés génèrent et déposent des composants de matrice extracellulaire (MEC), principalement du collagène de type I, le principal composant protéique de l’os. [7-8]
Suite à ces réactions, la croissance osseuse se poursuit alors que les cellules nouvellement recrutées continuent à fonctionner et facilitent la croissance et la réparation des tissus. Glassbone continue à se dégrader et à être converti en Matrice extra cellulaire. [9-10]
l'histoire
Le verre bioactif est considéré dans le domaine des biomatériaux comme l’un des premiers matériaux entièrement synthétiques qui adhère parfaitement à l’os. Dans les années 1960, il a été développé par Larry L. Hench. L’idée est venue après un appel entre Larry Hench et le Colonel Klinker, qui venait de rentrer aux États-Unis après avoir servi comme officier d’approvisionnement médical au Vietnam.
Après avoir écouté la description des recherches de Hench, le Colonel a demandé, « Pouvez-vous faire un matériau compatible avec le corps humain ? » Klinker ensuite a décrit les amputations dont il avait été témoin au Vietnam. Ces amputations sont le résultat du rejet des implants métalliques et plastiques par le corps humain.
Hench s’est rendu compte qu’il y avait un besoin pour un nouveau matériau qui pourrait former un lien vivant avec les tissus dans le corps. Quand Hench retourna en Floride, il commença à synthétiser des petits rectangles de ce qu’il appelle du verre 45S5. Ils ont été implantés dans les fémurs de rat à l’hôpital VA de Gainesville. Six semaines plus tard les chercheurs ont appelé Hench demandant : « Larry, quels sont ces échantillons que tu nous as donné ? Ils restent accrochés à l’os.
Je les ai tirés, je les ai poussés, j’ai craqué l’os et ils sont toujours collés ».
Avec cette première expérience réussie, Le verre bioactif est né et les premières compositions ont été étudié. Hench a publié son premier article sur le sujet en 1971 dans Journal of Biomedical Materials Research, et son laboratoire a continué à travailler sur le projet durant les dix années suivantes grâce au financement de l’armée américaine. Au début du XXIe siècle, il y avait plus de 500 articles publiés sur le sujet des verres bioactifs de différents laboratoires et institutions du monde entier. Le laboratoire de science des matériaux Français MATEIS, hébergé dans l’établissement de l’INSA, a développé une expertise en conception et fabrication de Verre Bioactif 45S5. La société Noraker a été fondée en 2005 afin d’’industrialiser et développer ces nouvelles découvertes sur le Bioglass. Depuis, Noraker continue de collaborer avec les meilleures universités européennes, dans l’objectif non seulement restaurer les fonctions des patients, mais aussi de régénérer entièrement l’OS du patient.
1 – Rahaman, M. “Bioactive glass in tissue engineering”. Acta Biomaterialia. 7: 2355–2373.
2 – Hench, L.L. (December 2006). “The story of Bioglass”. Journal of Materials Science in Medicine. 17: 967–78.
3 – Rabiee, S.M.; Nazparvar, N.; Azizian, M.; Vashaee, D.; Tayebi, L. (July 2015). “Effect of ion substitution on properties of bioactive glasses: A review”. Ceramics International. 41: 7241–7251
4 – Hench, L. L. (July 1998). “Bioceramics”. Journal of the American Ceramic Society.
5 – Roszer, T. “Understanding the Mysterious M2 Macrophage through Activation Markers and Effector Mechanisms”. Mediators of Inflammation
