TEXTIR (Texturation & Fonctionnalisation du titane pour la conception de surfaces ostéo-intégratives et antimicrobiennes)
La qualité d’implantation des prothèses osseuses est directement liée aux propriétés de surface des matériaux, qui conditionne la qualité d’ancrage de la prothèse (ostéointégration) au niveau du tissu osseux. Le développement de nouvelles prothèses dites « intelligentes » avec une réponse biologique améliorée est un enjeu majeur de la médecine reconstructrice. Le développement de nouvelles prothèses dites « intelligentes » avec une réponse biologique améliorée est un enjeu majeur de la chirurgie reconstructrice. Il est aujourd’hui admis que l’intégration d’un matériau inerte au niveau osseux, requiert une fonctionnalité de surface adéquate. La topographie et la composition chimique d'un implant, définissent ses propriétés intrinsèques (rugosité, anisotropie, mouillabilité, énergie libre de surface…), qui jouent un rôle essentiel dans le contrôle des interactions entre l’implant et le tissu hôte.
Ces dernières années, plusieurs méthodes physiques, chimiques et mécaniques ont été développés pour modifier les propriétés de surface des alliages de titane. Bien que certaines de ces méthodes (« Plasma-spraying », « Grit-blasting », « Acid-etching », et « Anodisation ») aient rencontré un succès commercial, bon nombre d'entre elles tendent à polluer la surface, à changer fondamentalement la structure et les propriétés du matériau, à influencer le vieillissement de l’implant, et à renforcer la colonisation bactérienne. De plus ces méthodes ne permettent pas de produire les textures recherchées de façon reproductible.
L'ambition du projet TEXTIR est d'utiliser les approches de fonctionnalisation de surfaces et de la médecine régénératrice pour proposer aux chirurgiens en orthopédie, en reconstruction craniofaciale ou encore en odontologie des prothèses de nouvelles générations qui permettront la régénération osseuse tout en prévenant le risque infectieux, notamment contre des microorganismes difficiles à combattre comme les bactéries à Gram-positif : l’une aérobie S. aureus et l’autre anaérobie C. acnes.
Le caractère novateur du projet TEXTIR repose sur la conception d’une surface d’alliage de titane texturée multifonctionnelle par une technique innovante de texturation (projection de particules par jet d’azote), aidant la régénération osseuse et inhibant l’adhésion bactérienne (via des procédés de fonctionnalisation de surface). Le côté original est triple : il vise à développer une surface bioactive qui (i) possèdera une activité ostéoconductrice/ostéoinductrice, (ii) possèdera une activité antibactérienne ; et (iii) bloquera le processus d’internalisation des bactéries dans les cellules souches responsables, entre autres, de la régénération du tissu osseux.
En plus, d’une caractérisation biologique des surfaces, le projet se base en grande partie sur une approche physico-chimique et biophysique des interactions cellules/bactéries, cellules/matériaux et bactéries/matériaux sous conditions de flux (système de microfluidique). Ces approches s’appuient sur des méthodologies couplant spectroscopies vibrationnelles (infrarouge et Raman), microscopie à force atomique (AFM) et microscopie à épifluorescence afin de suivre les modifications structurales des parois cellulaires et ainsi identifier des biomarqueurs de virulence.
