Biopolymères et implants chirurgicaux : comment les technologies médicales bénéficient de leurs propriétés surprenantes

Qu’est-ce que les bactéries, les vers à soie et les homards ont en commun ? Ils sont tous sources de biopolymères de grande valeur. Les biopolymères, tels que le coton, les fibres ou l’amidon, sont utilisés par l’homme depuis la nuit des temps. Compte tenu de leurs caractéristiques biocompatibles et des progrès technologiques, les biopolymères sont également un composant prometteur pour les applications médicales. Ce biomatériau s’est déjà imposé sur le marché du médical, en particulier pour les implants chirurgicaux. Dans cet article, Alcimed donne un aperçu des champs d’application actuels des biopolymères et des possibilités d’applications futures dans le domaine de la santé.

Que sont les biopolymères ?

Les polymères sont de grandes molécules composées d’unités répétitives. Les polymères traditionnels sont produits synthétiquement, tandis que les biopolymères sont d’origine naturelle. Les biopolymères sont soit synthétisés chimiquement à partir de matériaux présents dans la nature, soit directement extraits d’organismes vivants.

Les biopolymères ont fait leurs preuves dans le domaine des implants chirurgicaux

Des atouts importants pour la chirurgie

La sécurité est une priorité essentielle pour tout dispositif médical. Lorsqu’il s’agit d’implants qui restent dans le corps pendant de longues périodes, la sécurité consiste à ne pas altérer la fonction normale des tissus, à ne pas provoquer de réactions allergiques et à ne pas laisser de résidus inorganiques.

Les biopolymères présentent un grand intérêt pour répondre à ces exigences. En raison de leur origine biologique, les biopolymères ont une grande compatibilité avec le corps humain et une faible immunogénicité. Ils sont également biodurables ou biodégradables, en fonction des propriétés requises de l’implant. Cela garantit une présence sûre à long terme de l’implant ou une résorption par hydrolyse sans traces inorganiques dans le corps, tout en favorisant la prolifération cellulaire et la cicatrisation des tissus.

Comment sont utilisés les biopolymères dans les implants chirurgicaux ?

Pour les sutures

Les sutures sont probablement l’exemple le plus connu de biomatériaux utilisés en chirurgie. La fibroïne de soie, utilisée depuis des centaines d’années, est aujourd’hui souvent remplacée par des polymères biodégradables, tels que l’acide polylactique (PLA) ou l’acide polyglutamique (PGA). En effet, la suture est une étape critique dans la plupart des chirurgies avec un risque élevé d’infection. Les sutures à base de biopolymères ont donc été améliorées par le développement de structures libérant des médicaments. Cela offre l’avantages de favoriser la cicatrisation et de nouvelles alternatives continuent d’être développées.

Pour le remplacement de tissus mous

Les biomatériaux peuvent également remplacer les matériaux couramment utilisés dans les implants. Les mailles chirurgicales, par exemple, sont utilisées pour fournir un soutien permanent ou temporaire aux organes et tissus endommagés ou affaiblis. Elles sont généralement utilisées pour les hernies et, plus généralement, pour la reconstruction et la réparation des tissus mous. Si les polymères synthétiques ou les tissus animaux sont souvent utilisés, les biopolymères tels que le poly-4-hydroxybutyrate ou la bio-nanocellulose offrent des alternatives intéressantes et plus organiques.

Pour les fixations osseuses

Aussi, des vis et des plaques en acide poly-d,l-lactique (PDLLA) ou en acide poly L-lactique (PLLA) et en acide polyglycolique (PLLA-PGA) ont également été développées pour les opérations nécessitant une fixation osseuse. Par exemple, après une fracture faciale-crânienne, les implants se dégradant avec le temps, il n’est pas nécessaire de réopérer, ce qui permet une réduction significative des coûts avec un impact positif sur le bien-être du patient.

Pour l’amélioration des implants existants

La recherche vise également à améliorer les implants en acier inoxydable ou en titane en les recouvrant de biopolymères. Cela pourrait améliorer l’interaction de l’implant avec son environnement et lui conférer des propriétés antimicrobiennes. Ce ne sont là que quelques exemples de la manière dont les matériaux à base de biopolymères peuvent être utilisés en chirurgie.

Quelles sont les perspectives d’utilisation des biopolymères au-delà des implants chirurgicaux ?

En raison de leurs propriétés intéressantes, les biopolymères peuvent être étendus des implants chirurgicaux à de nombreux autres types d’applications dans le domaine médical. Comme pour les sutures, les biopolymères peuvent faciliter l’administration ciblée de médicaments pour le traitement de maladies telles que le cancer. Il s’agit là d’un grand défi pour l’industrie pharmaceutique. En effet, les biopolymères peuvent être formulés en nanoparticules telles que les liposomes, les micelles ou les hydrogels, afin de permettre l’administration ciblée d’un traitement.

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Les biopolymères sont également des vecteurs prometteurs pour les vaccins génétiques, car ils améliorent l’efficacité de l’immunisation. Dans le domaine de l’ingénierie tissulaire, les biopolymères peuvent être utilisés comme échafaudages pour la culture cellulaire. Enfin, des recherches sont en cours sur des biocapteurs de diagnostic utilisant des biopolymères extensibles qui imitent les tissus biologiques.

La grande diversité des applications des biopolymères offre un espace intéressant pour l’industrie médicale. Des implants chirurgicaux sont déjà disponibles sur le marché et offrent des alternatives organiques et innovantes aux matériaux synthétiques. En plus de leurs propriétés organiques de biocompatibilité, les biopolymères ont l’avantage de conférer des fonctions supplémentaires et innovantes aux technologies médicales. Il existe une gamme étonnamment large d’applications des biopolymères en santé à développer, y compris l’administration de médicaments, le diagnostic ou l’ingénierie tissulaire. Les biopolymères présentent des avantages surprenants pour résoudre les défis de l’industrie de la santé, et Alcimed est là pour vous soutenir dans l’exploration des opportunités et dans vos projets potentiels sur le sujet. N’hésitez pas à contacter notre équipe !

A propos de l’auteur, 

Christina, Consultante senior au sein de l’équipe Sciences de la vie d’Alcimed en Suisse