Des chercheurs créent le premier hydrogel synthétique plus performant que le cartilage humain

Des chercheurs américains ont mis au point un nouvel hydrogel plus résistant et plus durable que le vrai cartilage, ce qui pourrait permettre de fabriquer de meilleures prothèses de genou.

Un cartilage artificiel surpassant son homologue naturel

Le cartilage articulaire naturel joue un rôle important dans l’amortissement des chocs, mais malheureusement, celui-ci s’use et ne se régénère pas très bien. Les options de traitement actuelles se limitent généralement aux analgésiques, à la rééducation ou, lorsque la situation empire, à une reconstruction totale du genou.

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Souples et flexibles, les hydrogels ont été étudiés comme solutions potentielles de remplacement du cartilage, mais la plupart d’entre eux n’étaient pas assez robustes pour supporter un poids important. Deux ans après avoir mis au point un hydrogel présentant des propriétés équivalentes à celles du cartilage naturel, des chercheurs de l’université Duke ont créé une nouvelle version le surpassant.

Présenté dans la revue Advanced Functional Materials, ce nouveau matériau est composé de fibres de cellulose, assurant sa résistance lorsqu’il est étiré, et d’alcool polyvinylique l’aidant à reprendre sa forme initiale. L’équipe a également modifié le processus de fabrication : au lieu de le congeler et de le décongeler comme la plupart des hydrogels, elle l’a recuit comme du verre, ce qui a entraîné la formation de davantage de cristaux dans le réseau polymère.

Résultat : celui-ci présente une résistance à la traction (ou étirement) de 51 mégapascals (MPa) et une résistance à la compression de 98 MPa. Soit des valeurs respectivement supérieures de 26 et 66 % à celles du cartilage naturel, ainsi que cinq et deux fois plus élevées que celles d’autres hydrogels fabriqués par congélation/décongélation.

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Performant et durable

Lors de tests impliquant le frottement du cartilage artificiel contre son homologue naturel un million de fois, sous une contrainte similaire à celle exercée sur le genou pendant la marche, le premier cité s’est révélé environ trois fois plus résistant à l’usure que le second.

Les hydrogels étant notoirement difficiles à ancrer à l’os du genou, l’équipe a également développé un dispositif implantable pour y remédier. Le matériau est cimenté à une base en titane, elle-même fixée à la cavité laissée par le cartilage endommagé, se traduisant par une résistance au cisaillement de 2 MPa, soit une prise 68 % supérieure à celle du cartilage naturel sur l’os.

L’équipe précise que des implants fabriqués à partir de ce matériau sont actuellement testés sur des moutons, et que les essais cliniques démarreront début 2023.

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