Biocéramiques fonctionnalisées pour une ostéoimmunomodulation et une libération locale de molécules actives – FunModuLAR

Les pertes osseuses nécessitent une prise en charge chirurgicale impliquant l’implantation de substituts osseux associée à un traitement antibiotique par voie orale pour prévenir le développement d’une infection nosocomiale. Cependant, les résultats actuels obtenus avec ces substituts ne sont pas suffisants et l’administration d’antibiotiques par voie orale entraine des effets indésirables et une antibiorésistance. Une amélioration de ces substituts osseux est donc nécessaire afin d’améliorer la régénération tissulaire osseuse et de lutter efficacement, en local, contre les infections, limitant ainsi le développement d’effets indésirables. Le projet FunModuLAR s’attache à développer des substituts osseux 3D en céramiques à base de phosphate de calcium élaborés par fabrication additive possédant une architecture complexe et une porosité multi-échelle contrôlée. Ce procédé de fabrication permettra la mise en forme d’un matériau micro-macroporeux servant de support à la régénération osseuse. Ces biocéramiques seront, après consolidation, doublement fonctionnalisées par des molécules d’intérêt : (i) des cytokines, molécules récemment identifiées comme participant à l'ostéoimmunomodulation et (ii) un antibiotique afin de lutter localement contre les infections. Les techniques utilisées pour ces fonctionnalisations seront adaptées aux cinétiques de libération visées pour les deux types de molécules. L’objectif est de contrôler la fonctionnalisation et la cinétique de libération de ces molécules afin d’obtenir une libération rapide des cytokines et une libération locale et prolongée de molécules antibiotiques. Cette fonctionnalisation sera complètement caractérisée d’un point de vue physico-chimique, pharmacotechnique et biologique dans des conditions physiologiques osseuses en bioréacteur 3D à perfusion. Cela permettra dans un premier temps d’évaluer les cinétiques de libération des molécules d’intérêt et la cinétique de dégradation du matériau. La modulation de ces cinétiques de libération sera possible par un retour constant (i) sur la porosité et la surface spécifique du matériau et (ii) sur la quantité de cytokines et d’antibiotiques présente au sein de la biocéramique. L’évaluation biologique de la céramique doublement fonctionnalisée en présence des cellules de l’environnement osseux sera également réalisée afin (i) d’évaluer l’efficacité de la biocéramique fonctionnalisée à induire une régénération osseuse et une inhibition de la croissance bactérienne et (ii) d’estimer la toxicité éventuelle de la céramique et des molécules d’intérêt libérées sur les différents types cellulaires. Le développement de cette biocéramique doublement fonctionnalisée ouvrira la voie vers de nouvelles méthodes et perspectives de recherches transdisciplinaires en accord avec la nouvelle règlementation européenne des dispositifs médicaux qui tend à se rapprocher de la réglementation exigeante des médicaments.