Biocéramiques phosphocalciques à porosité contrôlée pour une libération maîtrisée de principes actifs – BiocerPorDDS2

Les matériaux inorganiques tels que les céramiques phosphocalciques, largement utilisés comme substituts osseux, sont également de bons candidats comme système de délivrance de molécule active en site osseux. Après implantation, la molécule thérapeutique, introduite dans les micropores des céramiques, est libérée dans le tissu osseux local. La cinétique de relargage dépend essentiellement de l’architecture poreuse (taille, forme, tortuosité) du matériau céramique et de l’affinité chimique des surfaces des pores avec la molécule active. Cette libération localisée est particulièrement intéressante pour le traitement d’infections ou de tumeurs osseuses dans la mesure où elle permet l’utilisation, pour un même effet thérapeutique, de doses plus faibles de principe actif par rapport à une administration systémique, et par conséquent les effets secondaires sont réduits.

L’objectif de ce projet est d’élaborer, par voie colloïdale, des céramiques phosphocalciques possédant une structure poreuse bien définie et contrôlée, pour garantir une libération maîtrisée de la molécule thérapeutique. De plus, l’influence des caractéristiques chimiques et surfaciques du matériau sur son affinité pour la substance active sera étudiée. De plus, une couche polymérique fine sera déposée sur les biocéramiques chargées en antibiotique, par une technique originale de polymérisation plasma pulsé, comme moyen supplémentaire du contrôle de la libération.

Après l’élaboration et la caractérisation de ces céramiques, le chargement et la libération in vitro d’antibiotiques seront analysés. Une cellule normalisée à flux continu, permettant d’assurer des conditions expérimentales reproductibles et de contrôler le débit de circulation du milieu, sera employée pour établir les cinétiques de dissolution. A notre connaissance, l’incidence de la vitesse de renouvellement du fluide au contact d’un substitut osseux chargé, sur la libération de la molécule active, n’a pas été décrite dans la littérature.

Parallèlement, un modèle moléculaire sera développé pour comprendre les interactions molécule active/biocéramique. Ces simulations numériques, basées sur le type et la force des interactions, aidera à la sélection du couple molécule active/biocéramique optimal.

Les interactions cellules osseuses/biocéramiques et l’adsorption de protéines seront ensuite étudiées. En outre, l’objectif ultime de ce projet étant de conférer des propriétés antibactériennes aux matériaux élaborés, l’inhibition de la croissance bactérienne en présence du matériau bioactif sera également évaluée. L’originalité de ces études réside dans l’approche hydrodynamique qui sera utilisée pour analyser les interactions cellules/biocéramique et bactéries/biocéramique. Cette approche permettra de mimer les conditions réelles de la libération d’antibiotiques, de l’adsorption des protéines et de l’adhésion bactérienne et cellulaire.

La stérilisation d’un dispositif médical peut modifier ses propriétés physico-chimiques. Un procédé de stérilisation du système de délivrance d’antibiotique sera développé dès le départ, selon une technique d’irradiation à froid, ne libérant pas de résidu de dégradation et reconnue par la Pharmacopée Européenne.

Finalement, des essais in vivo seront réalisés sur des modèles de rats infectés. L’efficacité de l’antibiotique libéré localement à partir du substitut sera étudiée comparativement à un traitement systémique. Les points originaux du travail sont d’une part le suivi de l’infection réalisé par des techniques d’imagerie et d’autre part la détermination de la cinétique de libération de l’antibiotique.