En bref
Des chercheurs ont mis au point une plateforme portable capable d’imprimer des implants biodégradables (échafaudages PCL/HA) directement sur un site chirurgical. Cette innovation permet un traitement personnalisé des défauts osseux, renforce l’efficacité de la régénération osseuse, assure une stabilité mécanique modulable et réduit le risque d’infection grâce à l’intégration d’antibiotiques.
Introduction
La guérison des défauts osseux complexes, notamment après des fractures graves ou des résections tumorales, représente un défi majeur en orthopédie. Les greffes osseuses conventionnelles présentent des limites liées à une mauvaise conformité anatomique et au risque de complications. L’innovation technologique est essentielle pour surmonter ces obstacles et offrir aux patients des solutions personnalisées garantissant une guérison durable et optimisant la longévité fonctionnelle des membres. Cet article explore les résultats d’une approche novatrice utilisant l’impression tridimensionnelle (3D) pour créer des implants sur mesure, directement pendant l’opération, ouvrant ainsi une voie prometteuse pour l’amélioration des résultats chirurgicaux.
Protocole de l’étude : vers l’impression 3D directement au bloc opératoire
Les chercheurs ont développé une plateforme d’impression in situ — c’est-à-dire directement sur le site de la lésion osseuse — qui utilise un dispositif portable basé sur le principe d’un pistolet à colle modifié.
- Matériaux Utilisés : L’implant est composé d’un composite de Polycaprolactone (PCL), un polymère biocompatible à bas point de fusion, et d’Hydroxyapatite (HA), un minéral qui favorise la croissance du nouvel os (ostéoconductivité).
- Méthode d’Extrusion : L’appareil utilise une méthode d’extrusion par fusion à basse température (autour de 80°C). Cette approche est essentielle, car elle permet de façonner l’implant directement sur le tissu osseux sans nécessiter de préfabrication complexe, et sans endommager les tissus environnants par la chaleur.
- Fonctionnalités Personnalisées : Les chercheurs ont ajusté la composition (concentration en HA et poids moléculaire du PCL) pour contrôler la résistance mécanique et la vitesse de dégradation de l’implant. De plus, des antibiotiques (comme la vancomycine ou la gentamicine) ont été intégrés dans le composite pour prévenir les infections post-opératoires.
- Évaluation des Performances : Le système a été testé in vitro pour sa biocompatibilité et son ostéoconductivité, puis in vivo sur un modèle animal (lapin) présentant un défaut osseux critique au niveau du fémur, les résultats étant comparés à ceux obtenus avec un ciment osseux commercial.
Résultat de l’étude : une régénération osseuse optimisée et protégée
Les résultats ont confirmé la pertinence de cette méthode pour améliorer la régénération osseuse de manière personnalisée.
- Personnalisation et Sécurité : La méthode d’extrusion à basse température a permis le façonnage direct de l’implant, assurant une conformité anatomique parfaite avec le défaut osseux, tout en minimisant le risque de dommage thermique. La résistance mécanique et le profil de dégradation des implants ont pu être ajustés en modulant la concentration en Hydroxyapatite (HA) et le poids moléculaire du PCL.
- Efficacité Biologique : Les échafaudages PCL/HA ont démontré une excellente biocompatibilité avec les cellules osseuses et les cellules souches humaines. Ils ont également fortement stimulé l’ostéoconductivité (formation d’os), avec une minéralisation cellulaire accrue en présence de HA.
- Contrôle de l’Infection : L’intégration d’antibiotiques a permis une libération prolongée et durable des médicaments, confirmant une efficacité antibactérienne significative contre les bactéries responsables d’infections post-opératoires.
- Succès In Vivo : Dans le modèle animal, l’utilisation de l’implant PCL/HA a conduit à une formation de nouvel os robuste et supérieure par rapport au groupe témoin, prouvant ainsi son potentiel thérapeutique pour la guérison des défauts osseux critiques.
Conclusion
L’étude d’In Yeop Jeon et de ses collaborateurs démontre une avancée significative dans le domaine de la régénération osseuse. La plateforme portable d’impression 3D in situ offre une solution personnalisée, mécaniquement ajustable et dotée d’une fonction antibactérienne ciblée. Ces résultats, validés in vivo, confirment le potentiel de cette technologie à améliorer de manière substantielle les traitements orthopédiques pour les défauts osseux complexes, garantissant une meilleure intégration de l’implant et contribuant ainsi à une meilleure qualité de vie et longévité fonctionnelle des patients.
Source
Jeon, I. Y., Jeon, Y. M., Choi, J. H., Lee, S., Kim, M., Kim, J. H., Lee, J. S., Hwang, J., Jeong, D., Carroll, G. A., Wentworth, A., Yang, K., Park, S., Raskin, K. A., Jang, W. Y., Traverso, G., & Lee, J. S. (2025). In situ printing of biodegradable implant for healing critical-sized bone defect. Device, 3(4), 100873. https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666998625001863
