RECHERCHE ET DÉVELOPPEMENT

Prosilas dans le secteur biomédical


Prosilas croit en la recherche et participe activement à différents projets qui peuvent révolutionner, dans un avenir très proche, les applications actuelles dans le domaine biomédical.

L’une de ces études, menée avec la participation de l’Université de Modène, l’Université polytechnique des Marches, l’Université de Pavie et l’Université polytechnique de Turin, a conduit à la création de plates-formes (“scaffold”) pour la croissance de cellules souches.

Sur la base de ce projet a pris vie la recherche d’une étudiante de l’Université de Pavie, la Dr Maria Laura Gatto, qui a conçu et dessiné des structures géométriques qui permettaient une prolifération contrôlée des cellules.

Les matériaux choisis pour la réalisation des rayonnages ont été le Polycaprolactone (PCL) et l’hydroxyapatite : ces matériaux, dans la matrice microscopique, simulent la structure de l’os humain en permettant non seulement la survie des cellules injectées, mais en permettant également leur reproduction.

Prosilas, a développé par expérimentation interne son propre savoir-faire inhérent à l’usinage de polymères innovants, et a réussi dans l’intention de produire ces structures par frittage Laser sélectif (SLS) en allant modifier les paramètres de travail des machines. Il a été ainsi possible de travailler des matériaux biocompatibles et bio-résorbables.

Les résultats obtenus ont été très positifs : la viabilité des cellules a atteint des valeurs bien supérieures à ce qui était initialement prévu.

Le succès de cette technique innovante ouvre de nouvelles voies : par exemple, il sera possible de régénérer des organes et des tissus musculaires enlevés à la suite d’opérations invasives et de reconstruire des éléments osseux.

Le Dr Maria Laura Gatto poursuit actuellement ses études en la matière pendant son doctorat de recherche et Prosilas continuera à l’accompagner dans ses expériences.

D’autres développements sont attendus dans les prochains mois, et toutes les données actualisées seront partagées dès qu’elles seront disponibles.

Case Study

Processus d’adhésif de MSC humains sur les scaffold PCL:70/HA:30 produits pour sélecteur Laser de synthèse avec EOS P396

Le projet est axé sur l’évaluation de l’adhésion de cellules souches mésenchymateuses humaines (hMSC) sur le scaffold en PCL:70/HA:30 produits avec la technique powder Bed Fusion par le biais de sélecteur Laser sintering avec EOS P396. Des tests mécaniques sur les tablettes ont montré des caractéristiques comparables à celles de l’os. La surface et la forme des rayons ont été observées au microscope optique (LM) et au microscope électronique à balayage (SEM), tandis que la rugosité superficielle a été mesurée par microscopie confocale. Les tests de viabilité à 24 heures et 4 jours des cellules ensemencées ont été effectués par des tests in vitro alamar Blue (AB). La présence réelle de cellules a donc été prouvée par des acquisitions au SEM.

LA TISSUE ENGINEERING

Dans le cadre de la tissueengineering, la médecine régénérative, en particulier le tissu osseux, propose l’emploi de structures ingénieuses en matériaux innovants produits par des technologies d’additive Manufacturing, les rayonnages, où la régénération des tissus n’est pas suffisante et où les greffes osseuses sont choisies avec des implications éthiques et cliniques non optimales. Les MSC prélevées par le patient, en effet, si elles sont équipées d’un environnement simulant l’original environnement de croissance, évolueront en tissus qui ressemblent aux structures natives.

OBSERVATION SCAFFOLD (LM E SEM)

De l’observation au microscope optique 3D, les géométries sont imprécises et non régulières, en particulier les porosités changent de forme. Il est aussi à noteri une difficulté d’ébauche et de frittage des poussières par faisceau laser : de grandes quantités de particules partiellement fondues ou agglomérées, observables avec SEM.

ESSAIS MÉCANIQUES À COMPRESSION SUR LE SCAFFOLD

Les scaffold montrent des répétitions de comportement, avec des charges nominales qui se situent dans la limite inférieure de la gamme de comportement mécanique des os (entre 5 MPa pour la vertèbre lombaire et 167 MPa pour le fémur).
En effet, si l’on considère les performances mécaniques des rayonnages à 40 % de la valeur initiale de la hauteur, les charges sont comprises entre 100 N et 300 N, ce qui correspond à des valeurs nominales entre 1 MPa et 3 MPa.

MESURE DE LA RUGOSITÉ SUR LE SCAFFOLD

La différence de rugosité entre les deux géométries n’est pas significative. La géométrie RD3 présente cependant des valeurs relatives à la hauteur des pics, à la profondeur des vallées et à l’asymétrie entre elles par rapport au plan médian plus élevées.
Cela est dû à la difficulté de frittage des poudres de PCL, irrégulières et non homogènes; effet en partie atténué par la présence de HA.

OBSERVATIONS DE CELLULES 24 H (SEM)

Pour confirmer les données de viabilité à 24 heures, des observations ont été effectuées sur le SEM des échantillons. Dans tous, la présence de cellules en spreading est évidente, c’est-à-dire que les ancrages intracellulaires du cytosquelette permettent à la membrane cellulaire de s’étendre en formant des protubérances pour adhérer à la surface du matériau.

VIABILITÉ CELLULAIRE À 24 H AVEC AB

Les données sont normalisées par rapport au nombre de cellules ensemencées (50000 par échantillon) et exprimées en pourcentage. Il est évident que le contrôle a des valeurs de viabilité plus élevées à 24 heures, tandis qu’à 4 jours, les données deviennent comparables à celles des tablettes. La géométrie RD3 favorise la vitalité par rapport à la D-20, avec une tendance confirmée à la fois à 24 heures et à 4 jours, probablement pour des questions de contrôle des pores. Les hMSC ayant un cycle cellulaire de 40 heures, le nombre de cellules est environ doublé en 4 jours.