Une bande du matériau (à l’extrême gauche), avant de s’enrouler autour d’un morceau d’os de poulet (en blanc).

Les fractures osseuses complexes peuvent être difficiles à traiter, nécessitant parfois l’ablation de l’os blessé et son remplacement par de l’os prélevé ailleurs dans le corps. Mais grâce à un nouveau matériau expérimental, les micro-robots constructeurs d’os pourraient un jour offrir une solution moins radicale.

Cette technologie est mise au point par des scientifiques de l’université suédoise de Linköping et de l’université japonaise d’Okayama. Elle s’inspire du tissu de la fontanelle qui permet au crâne des bébés d’être souple et flexible lorsqu’ils passent par le canal de la naissance, mais qui se durcit en os peu après.

Le matériau lui-même se présente actuellement sous la forme d’une fine bande d’un hydrogel d’alginate (dérivé d’algues). Une face de ce gel est recouverte d’un polymère électroactif appelé polypyrrole (PPy), tandis que l’autre contient des biomolécules appelées nanofragments de membrane plasmique d’origine cellulaire (PMNF).

Une bande du matériau, avec le PPy noir visible sur une face.

Lorsqu’un courant électrique à basse tension est appliqué au matériau, le PPy réagit en augmentant de volume. Comme le polymère n’est présent que d’un seul côté de la bande, cette réaction provoque la courbure de la bande sur un côté. En découpant différents motifs dans le matériau, il est possible de donner à la bande des formes différentes, comme un demi-cercle ou un tire-bouchon.

Comme les PMNF sont dérivés de cellules impliquées dans le processus de développement osseux, ils se minéralisent et durcissent naturellement comme les os lorsqu’ils sont placés dans le corps humain.

On espère donc qu’un jour, de minuscules « microbots » constitués de ce matériau pourront être injectés dans des fractures osseuses complexes, puis se dilater et combler les déficits osseux par l’application d’un courant électrique. Ils durciraient ensuite pour former un os qui comblerait le déficit.

Lors d’expériences en laboratoire, les scientifiques ont réussi à faire en sorte que des bandes du matériau s’enroulent autour d’os de poulet dans un milieu de culture cellulaire (chimiquement similaire au corps humain). Ces bandes se sont ensuite transformées en os artificiel qui a fusionné avec l’os de poulet.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202107345

https://liu.se/en/news-item/benbildning-inspirerade-till-mikrorobotar