Cartilage

May 16, 2023

Comme toute personne souffrant d’arthrite le sait, le cartilage joue un rôle essentiel en permettant à nos articulations de bouger librement. Les scientifiques ont désormais reproduit ses qualités dans un matériau synthétique autolubrifiant, qui ne nécessite que des infusions d'eau occasionnelles.

Le cartilage recouvre les extrémités des os des articulations telles que nos genoux, leur permettant de se déplacer en douceur les uns contre les autres sans user le tissu osseux situé en dessous. Il est constitué d’une matrice poreuse de fibres de collagène, de protéines protéoglycanes et de fibres protéiques d’élastine. Cette matrice absorbe un liquide visqueux appelé liquide synovial, produit dans les articulations.

À mesure que l’articulation bouge, les surfaces cartilagineuses en interface libèrent progressivement ce liquide, assurant ainsi la lubrification. Dans le même temps, le liquide absorbé aide également le cartilage à résister à la déformation irréversible des forces de compression, grâce à un effet hydroélastique. Et bien que les chercheurs aient déjà tenté de créer du cartilage artificiel, ils ont généralement utilisé des hydrogels mous qui ne peuvent pas faire face à de telles forces.

Dirigés par le Dr Siavash Soltanahmadi de l'Université de Leeds, les scientifiques de cette institution et de l'Imperial College de Londres ont adopté une approche différente. Ils utilisent toujours un hydrogel capable d'absorber et de libérer un lubrifiant – dans ce cas, de l'eau – mais ce gel est contenu dans une matrice de support poreuse constituée d'un polymère à base de silicone appelé polydiméthylsiloxane (PDMS).

Lorsque le matériau hydrogel/polymère est soumis à une force de compression, le polymère permet au gel lubrifiant de résister à une force 14 à 19 fois supérieure à celle qu'il pourrait supporter seul. En effet, le module élastique du matériau est proche de celui du cartilage naturel.

"Nous avons maintenant développé un matériau pour des applications techniques qui imite certaines des propriétés les plus importantes du cartilage, et cela n'a été possible que parce que nous avons trouvé un moyen d'imiter la façon dont la nature le fait", explique Soltanahmadi. "Il existe de nombreuses applications en ingénierie pour un matériau synthétique souple mais capable de résister à de lourdes charges avec un minimum d'usure, comme dans les roulements."

La recherche est décrite dans un article récemment publié dans la revue Applied Polymer Materials.

Source : Université de Leeds