« Le sucre » pourrait contribuer à réparer/lubrifier les articulations humaines artificielles, suggère cette étude expérimentale de l’Université de Durham (Angleterre). Il s’agit plus précisément d’un revêtement polymère à base de sucre qui pourrait réparer la surface des implants articulaires comme les prothèses de hanche, lorsqu'ils sont endommagés par l'usure. La technique, documentée dans la revue Chem, montre la capacité du revêtement non seulement à limiter les frottements et les dommages, mais à se régénérer lui-même, rendant ainsi inutile une nouvelle intervention.
Alors que le cartilage peut être restauré par le corps humain s'il est endommagé, les surfaces artificielles des implants ne se réparent pas aussi facilement. Cette équipe internationale de chimistes et de bioingénieurs des universités Durham et York et de l'Université Tsinghua (Chine) se sont inspirés de la façon dont le cartilage fonctionne naturellement, pour mettre au point cette technique de lubrification des articulations -artificielles- chez l'Homme.
Des molécules de sucre permettent au polymère de s'accrocher aux surfaces de l’implant
et de réparer les dommages (zone réparée en vert sur visuel ci-dessous).
Si le revêtement polymère développé par l’équipe, est soumis à des frottements, une molécule de sucre présente dans sa structure lui permet de se rattacher à la surface de l’implant. Le revêtement imite la façon dont le cartilage fonctionne naturellement pour lubrifier les articulations humaines : il utilise de l'eau qu’il maintient à sa surface pour créer une surface lisse qui minimise les dommages causés par les frottements et l’usure.
«C’est une nouvelle technique attrayante pour réparer les dommages causés aux surfaces des prothèses soumises au frottement : les articulations de la hanche et du genou de notre corps résistent à des décennies d'usure grâce au cartilage qui est constamment réparé et remplacé, nos matériaux fonctionnent de manière similaire, mais avec les articulations artificielles ».
Le nouveau revêtement en bref :
- Les composants de ce revêtement sont biocompatibles, ce qui permet leur utilisation en médecine.
- Le revêtement polymère possède une longue chaîne moléculaire avec des charges positives et négatives ce qui lui permet de former cette couche d'eau protectrice à la surface, via un effet similaire à l'électricité statique. Une molécule de sucre est attachée à une extrémité de la chaîne.
- Cette molécule s'ancre à la surface en s'arrimant à des molécules spécifiques, appelées adamantanes.
- Le titane des implants est traité avec ces structures en adamantane de manière telle que le revêtement polymère est attiré par la surface de l’implant.
- Lorsque la couche de revêtement protecteur est usée, elle est restaurée sans avoir besoin d’une nouvelle intervention, grâce à une reconnaissance moléculaire ciblée.
La découverte devrait donc permettre de prolonger la durée de vie des articulations artificielles, mais peut-être aussi, plus largement, de réduire le gaspillage d'énergie causé par la friction dans de nombreux systèmes mécaniques.
Source: Chem 24 Nov, 2021 DOI: 10.1016/j.chempr.2021.11.001 Supramolecular Repair of Hydration Lubrication Surfaces
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