Des chercheurs ont créé des nanoparticules minérales bidimensionnelles pour fournir un traitement dans le corps pour la régénération du cartilage
Arthrose est une maladie dégénérative qui affecte 630 millions de personnes dans le monde, soit près de 15% de la population totale de la planète. Dans l'arthrose, le cartilage de nos os commence à se décomposer, ce qui peut endommager l'os sous-jacent, provoquant douleur et raideur, en particulier dans les articulations du genou, de la hanche et du pouce. L'incidence de cette condition augmente avec l'âge. Les traitements de l'arthrose comprennent les médicaments, la physiothérapie et l'ergothérapie visant principalement à soulager les symptômes de la douleur. Pour traiter entièrement cette condition, les tissus articulaires endommagés doivent être réparés. Cette réparation est compliquée et difficile car le tissu cartilagineux de l'os est difficile à régénérer. Alors que la population mondiale vieillit, de nouveaux traitements efficaces contre l'arthrose sont immédiatement nécessaires.
Facteurs de croissance protéine
Un traitement possible de l'arthrose implique la conception et l'administration de protéines thérapeutiques, c'est-à-dire des protéines conçues en laboratoire pour une utilisation thérapeutique. Les protéines thérapeutiques ont eu un impact majeur sur de nombreuses maladies au cours des dernières décennies. Une telle classe de protéines est appelée facteurs de croissance, qui sont des protéines sécrétées solubles. Notre corps est capable d'auto-guérison et ce processus peut être amélioré par l'application artificielle de facteurs de croissance pour améliorer les processus impliqués dans l'auto-guérison. Cependant, la plupart des facteurs de croissance connus se décomposent rapidement et un dosage très élevé est donc nécessaire pour obtenir un effet thérapeutique. Des études ont montré les effets indésirables d'une dose élevée comme l'inflammation et la formation incontrôlée de tissus. L'application de facteurs de croissance est également très limitée, principalement en raison du manque de systèmes d'administration efficaces ou de supports de biomatériaux. Les facteurs de croissance ainsi que les systèmes de livraison de biomatériaux efficaces sont essentiels en médecine régénérative impliquant la réparation et la régénération des tissus.
Un nouveau traitement de l'arthrose à base de nanosilicates
Des chercheurs de la Texas A&M University, aux États-Unis, visaient à développer un nouveau traitement pour la régénération du cartilage en concevant un minéral bidimensionnel (2D) nanoparticules qui pourraient être utilisés pour fournir des facteurs de croissance. Ces nanoparticules (ou nanosilicates) possèdent deux caractéristiques clés – une surface spécifique élevée et une double charge – qui permettent une fixation plus facile des facteurs de croissance. Les nanosilicates montrent une efficacité de liaison plus élevée aux facteurs de croissance sans affecter la conformation 3D de la protéine ou sa fonction biologique. Ils permettent une livraison prolongée (plus de 30 jours) de facteurs de croissance aux cellules souches mésenchymateuses humaines qui sont ensuite utilisées dans la régénération du cartilage en induisant une différenciation accrue des cellules souches vers le cartilage. Une différenciation améliorée confirme une activité élevée de la protéine libérée et cela également à une concentration 10 fois inférieure par rapport aux thérapies actuelles qui utilisent une dose beaucoup plus élevée.
Cette étude publiée dans Matériaux appliqués et interfaces ACS montre un système nano-ingénierie - une plate-forme à base de nanoargile dans laquelle les nanosilicates peuvent être utilisés comme véhicule d'administration pour permettre l'administration prolongée de protéines thérapeutiques pour le traitement de l'arthrose. Un tel système d'administration basé sur des biomatériaux pourrait assurer un traitement efficace de l'arthrose en réduisant les coûts globaux et en minimisant les effets secondaires négatifs. Cette nouvelle plate-forme d'administration peut stimuler les stratégies de régénération orthopédique actuelles et avoir un impact sur la médecine régénérative.
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Sources)
Cross LM et al 2019. Livraison soutenue et prolongée de protéines thérapeutiques à partir de nanosilicates bidimensionnels. Matériaux appliqués et interfaces ACS. 11. https://doi.org/10.1021/acsami.8b17733
