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Les nanotubes contre les fractures osseuses...

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Des chercheurs japonais de l'Université de Shinshu ont étudié l'influence de l'injection de nanotubes de carbone sur la régénération des tissus osseux. Selon eux, le temps de réparation des fractures pourrait être réduit grâce à la présence de ces nanotubes... au moins chez la souris

Image de tissu osseux obtenue par microscopie électronique à balayage 4 mois après l’implantation de nanotubes au niveau d’une fêlure du tibia chez des souris. Les nanotubes se sont intégrés à l’os et y adhèrent. Crédit : Small, 2008

Les nanotubes de carbones sont des matériaux qui font l'objet de nombreuses recherches dans le monde pour leurs remarquables propriétés électriques, mécaniques et même magnétiques. Tous les chercheurs s'accordent à y voir une des composantes majeures de la révolution des nanotechnologies qui est en cours sous nos yeux. Les études les plus importantes portent sur les applications en électronique en remplacement des composants basés sur le silicium. Toutefois, des applications dans le domaine de la biologie, plus précisément dans celui de la médecine, font aussi partie des voies de recherches prometteuses explorées.

En général, les nanotubes de carbone possèdent une excellente biocompatibilité et leur forme allongée laisse penser qu'ils pourraient servir de tuteurs pour la croissance des cellules et donc aider à la régénération des tissus.

Le professeur Naoto Saito de l'Applied Physical Therapy Department à l'Université Shinshu (Japon) a voulu vérifier cette théorie et, avec ses collègues, il a étudié la biocompatibilité des nanotubes de carbone multifeuillets (MWCNT, MultiWalled Carbone NanoTubes) avec les tissus osseux de souris ainsi que leur possible influence sur la réparation des fractures et des fêlures. Les scientifiques ont employé des MWCNTs d'un diamètre moyen de 80 nm (nanomètres) et une longueur de 10 à 20 µm (microns).

Les expériences ont montré que les MWCNTs n'ont pas causé de fortes réactions inflammatoires et n'ont aucune influence néfaste sur les os, même lorsqu'ils sont en contact avec eux, ce qui démontre une bonne compatibilité tissulaire.

Régénération plus rapide de l'os

Afin d'examiner leur influence sur la guérison osseuse, les chercheurs ont injecté 100 nanolitres de MWCNTs dans des fêlures d'os de souris de 0,7 mm de diamètre et 2 mm de profondeur. Après quatre semaines, ils ont constaté que l'os cortical et les cavités de la moelle osseuse ont été entièrement restaurés. Les MWCNTs étaient présents non seulement dans la moelle osseuse mais aussi dans la matrice osseuse et adhéraient directement à l'os lui-même.

Ces études sont prometteuses car le temps de guérison normal est plutôt de six semaines. On comprend évidemment tous les avantages que l'on pourrait tirer de ce traitement si celui-ci fonctionnait aussi chez l'Homme. Cela reste bien sûr à prouver et les études en ce sens vont se poursuivre.

Fig 1. Les tissus sont colorés avec de l’éosine et de l’hématoxyline (a-f). Les échelles, figurées par la barre noire, sont de 100 μm pour les figures a à f et de 1 μm dans la figure g. Voir des explications dans le texte. Crédit : Wiley-VCH Verlag.

La figure 1 regroupe différentes images qui aident à se faire une idée plus précise de ce que les chercheurs japonais ont observé au cours de leurs recherches. Les six premières photos montrent l'aspect histologique de fêlures dans un tibia de souris respectivement 1 semaine et 4 semaines après l'injection de particules de graphite (c,d), de MWCNT (e,f) ou au contraire en leur absence (a,b).

  • a) La régénération osseuse est active et progresse.
  • b) La réparation des tissus osseux est presque complète. L'os cortical est pleinement formé et les cavités naturelles de la moelle osseuse ont été restaurées.
  • c) La nouvelle formation osseuse a été insuffisante et la réparation osseuse a été retardée. Les particules de graphite ne sont pas incorporées dans la nouvelle matrice osseuse.
  • d) La réparation osseuse a été clairement inhibée et l'épaisseur de l'os cortical nouvellement formé est faible.
  • e) La régénération osseuse dans les fêlures progresse et les MWCNTs  ont été incorporés dans la matrice osseuse nouvellement formée.
  • f) On observe une réparation  osseuse complète de l'os cortical et de la moelle osseuse.
  • g) Gros plan sur une coupe de tissus osseux avec un microscope électronique. La flèche indique un MWCNT directement incorporé dans la matrice osseuse.
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