La biotribologie des matériaux d’implants de resurfaçage du cartilage

Les défauts du cartilage du genou non traités peuvent entraîner de l’arthrose, avec des symptômes tels que douleur continue, raideur et mobilité réduite. Les traitements actuels des anomalies du cartilage sont limités à la taille des lésions et à des groupes d’âge spécifiques. Les implants de resurfaçage du cartilage sont un traitement alternatif prometteur pour les patients d’âge moyen qui ne sont plus adaptés aux traitements régénératifs, mais qui sont trop jeunes pour une arthroplastie totale du genou. Le succès d’un implant est mesuré en examinant le frottement, la lubrification et l’usure (propriétés tribologiques) subis par la partie du corps. Doctorat d’Alicia Damen. la recherche a porté sur le développement de deux nouveaux implants de resurfaçage du cartilage pour traiter les défauts du cartilage et a étudié leurs propriétés tribologiques.

Le cartilage articulaire du genou transmet les charges et fournit une surface lisse et lubrifiée pour l’articulation de l’articulation du genou. Donc, en termes simples, un tel cartilage est important pour la facilité de mouvement. Ainsi, un frottement ultra-faible et une lubrification améliorée sont des caractéristiques essentielles d’un cartilage articulaire sain dans l’articulation du genou.

Cependant, lorsque le cartilage endommagé est remplacé par des implants, tels que des implants de resurfaçage focal du genou, leurs propriétés de frottement doivent être suffisantes pour garantir que le cartilage opposé ne soit pas davantage endommagé pendant le glissement ou le glissement. Cela dépend de divers aspects du genou, tels que la composition du cartilage et du liquide synovial. Et pour son doctorat. recherche, Alicia Damen a entrepris d’explorer ces aspects.

Composition cartilagineuse

Tout d’abord, Damen a examiné l’importance de la composition du cartilage en montrant que deux implants de resurfaçage du cartilage, l’un en cobalt chrome et l’autre en polycarbonate-uréthane (PCU) non dégradable, fonctionnaient bien lorsqu’ils étaient déplacés contre du cartilage lisse sain. Cependant, au fil du temps, cela a causé d’autres dommages lorsque le cartilage opposé était arthritique.

Deuxièmement, Damen a évalué si les implants eux-mêmes avaient été rendus rugueux au fil du temps in vivo, car cela pourrait nuire à leurs performances. Une analyse détaillée de la profilométrie de surface a montré que la texture de surface d’un implant en chrome-cobalt et de deux types d’implants PCU, chacun avec des rigidités de tige différentes, changeait de différentes manières. Ici, la tige fait partie de l’implant qui aide à fixer l’implant dans l’os. Cela a révélé que des mécanismes d’usure distincts dépendent à la fois du matériau de surface et de la rigidité de la tige.

Ces implants rigides et non résorbables ne s’adaptent pas dans le temps et peuvent devenir instables à moyen ou long terme. Ces implants pourraient retarder la nécessité d’une arthroplastie totale, mais ils ne sont pas la solution à long terme.

HydroSpacer

Dans la deuxième partie de sa thèse, Damen a étudié un nouvel implant biomimétique régénérateur comme traitement à long terme. Cet implant est basé sur un tissu d’espacement tricoté en chaîne rempli d’un hydrogel, appelé HydroSpacer. La compression et le mouvement simultanés, appliqués avec un dispositif sur mesure pour imiter la démarche ou le cycle de marche, ont révélé que l’orientation du tissu d’espacement et le potentiel de gonflement de l’hydrogel affectaient l’usure du cartilage opposé.

Pour prévenir les dommages opposés au cartilage causés par les fibres du tissu d’espacement, l’effet de la pose de l’implant a été étudié en utilisant un matériau textile plus doux, dans ce cas du poly caprolactone (PCL). La moindre quantité d’usure du cartilage opposé a été observée lorsque l’implant HydroSpacer a été placé un peu plus profondément dans le cartilage afin qu’il ne soit pas au ras du cartilage environnant.

Liquide synovial

L’usure peut se produire en raison du frottement entre les surfaces de glissement. Par conséquent, la capacité de lubrification de divers composants du liquide synovial sur l’articulation entre le cartilage et une surface d’implant métallique a été déterminée et comparée à deux surfaces de cartilage.

Les résultats ont montré que le protéoglycane 4 (également connu sous le nom de lubricine) est un élément clé dans la réduction de la friction entre le cartilage et une surface opposée. Ensuite, Damen a déterminé si le PCL à la surface de l’HydroSpacer pouvait être recouvert d’un revêtement couche par couche. Il a été démontré que ce revêtement est capable d’adsorber le protéoglycane 4, une molécule lubrifiante native, et ainsi de réduire le frottement lorsque ce matériau d’implant était articulé contre le cartilage.

Potentiel implantaire

En conclusion, la recherche de Damen a présenté deux nouveaux types d’implants de resurfaçage du cartilage pour le traitement des anomalies focales du cartilage, évalué leur comportement tribologique et proposé des approches d’amélioration et de recherche future.

Les deux types d’implants ont le potentiel de devenir un traitement alternatif pour les anomalies focales du cartilage chez les patients d’âge moyen. Les connaissances acquises grâce aux travaux de Damen bénéficieront au développement d’implants supérieurs, qui à leur tour retarderont ou diminueront le besoin d’une prothèse totale du genou.