Quelles sont les utilisations de l’acide hyaluronique dans le tissu osseux?

Les anomalies du tissu osseux causées par un traumatisme, une tumeur, une malformatiSur lecongénitale, une infectiSur leEt etd’autres facteurs pathologiques sont l’un des problèmes auxquels fait face l’orthopédie clinique, et lA agreffe osseuse est lA aprincipale méthode pour résoudre ce problème [1]. LA agreffe osseuse est principalement divisée en greffe osseuse autologue, greffe osseuse allogénique ou greffe osseuse alloplastique, mais lA agreffe osseuse autologue fait face à de nombreux problèmes, tels que lA aquantité insuffisante d’os autologue, lA afacilité à être infecté et de nouveau traumatiser le patient, etc. La greffe osseuse allogénique est coûteuse. La greffe osseuse allogénique est coûteuse et entraîne un rejet immunitaire. L’os biomatérial issu du génie tissulaire comme substitut des matériaux de réparation osseuse peut éviter les défauts des matériaux de réparation biogéniques [2].

Les échafaudages de tissu idéaux devraient avoir quelques propriétés: bonne biocompatibilité; Biodégradabilité appropriée et disparition éventuelle; Bonne interface cellulaire du matériau pour permettre l’adhésion cellulaire, favoriser la croissance cellulaire et maintenir la différenciation cellulaire; Structure poreuse tridimensionnelle et bonne porosité pour permettre l’infiltration cellulaire et la vascularisation; Et un certadansdegré de résistance mécanique, facile à fabriquer [3]. L’acide hyaluronique est un nouveau point chaud dans la recherche sur les biomatériaux osseux. L’acide hyaluronique a un degré élevé de viscoélasticité, de plasticité, d’excellente absorption d’eau, de perméabilité et de bonne bioabsorbabilité, et est non immuno-antigénique. L’acide hyaluronique modifié maintient non seulement les propriétés supérieures d’origine, mais améliore également ses propriétés et le rend plus adaptable à l’environnement humadans[4]. Par conséquent,L’acide hyaluronique est maintenant le point chaud du tissu osseux de bioingénierieMatériaux.

1Application d’acide hyaluronique dans le traitement de l’arthrose

L’arthrose est l’une des blessures du genou et des maladies articulaires les plus courantes, et l’injection deAcide hyaluronique (sodium vitrate)Est devenu un traitement commun pour l’arthrose. Selon la littérature, Manicourt et al. [5] ont signalé que la teneur en acide hyaluronique augmentait lorsque le stress physiologique dans l’articulation augmentait, ce qui suggère que l’acide hyaluronique, en tant que composant important des polymères protéoglycane, pourrait avoir un effet tampon sur le stress. L’acide hyaluronique dans le liquide synovial a une grande quantité de charge négative lorsqu’il est combiné avec des protéines, et il a une forte absorption d’eau et une viscosité élevée. Les polymères protéoglycaniques augmentent la lubricité et la viscoélasticité du fluide synovial et fournissent une affinité élevée entre le lubrifiant et le Le cartilagearticulaire. L’acide hyaluronique et les protéoglycans adhèrent étroitement aux surfaces articulaires et agissent comme lubrifiants, réduisant ainsi la résistance au mouvement articulaire et protégeant le Le cartilagearticulaire d’une usure mécanique excessive.

Kawasaki et al.[6]A rapporté que l’acide hyaluroniqueA augmenté la synthèse du sulfate de chondroïtine par les chondrocytes cultivés dans des gels de collagène, et Stove et al.[7] ont constaté que l’acide hyaluronique diminuait la production de protéoglycanes par les chondrocytes chez les patients ostéoarthritiques, mais que l’acide hyaluronique inhibait la réduction des protéoglycanes induite par l’il-1, et Kikuchi et al.[8] ont signalé que l’acide hyaluronique exogène augmentait la production de chondroïtine dans les perles d’algues. Kikuchi et al.[8] ont signalé que l’acide hyaluronique exogène provoquait le déplacement de protéoglycanes nouvellement synthétisés de la matrice péricellulaire à la matrice distale de chondrocytes dans les tissus médiums de perles d’algues et de cartilages, ce qui suggère que l’acide hyaluronique pourrait avoir un effet sur la distributionet le mouvement des protéoglycanes, et pourrait avoir un effet protecteur sur la matrice cartilagineuse extracellulaire. En outre, l’acide hyaluronique est un récupérateur des débris cellulaires des radicaux libres, s’incorporant dans le maillage polymère formé par l’acide hyaluronique et le métabolisant rapidement dans l’articulation, contribuant ainsi à l’élimination des débris cellulaires et aidant à l’élimination des métabolites cellulaires du cartilage.

2 la combinaison d’acide hyaluronique et de biofacteurs dans la réparation des défauts du cartilage et des os

2.1 favoriser la prolifération des chondrocytes

Après une lésion du cartilage, sa propre capacité de réparation est limitée, et l’utilisation de la transplantation de chondrocytes est le point chaud actuel. Des études ont montré que le facteur de croissance de Type de produitinsuline-1 joue un rôle important dans la réparation du cartilage. L’acide hyaluronique est l’un des principaux composants de la matrice du cartilage. Selon la littérature, le facteur de croissance de type insuline-1 est le premier facteur de croissance qui a été identifié pour avoir un effet régulateur sur les chondrocytes articulaires. Cependant, il a une demi-vie courte, est facilement dégradé, et est sensible à l’interférence par des facteurs internes, limitant ainsi ses effets [9-10].

L’acide hyaluronique est chargé négativement, a l’hydrophilicity forte et l’adhésion élevée, et a l’affinité forte avec les chondrocytes. En outre, l’acide hyaluronique a la fonction de chondroinduction, qui peut fournir la nutrition pour les chondrocytes articulaires, participer à la synthèse des polymères protéoglycanques, agir comme un bloc de construction à la surface des chondrocytes par l’intermédiaire des glycoprotéoglycanes, et favoriser la prolifération des articulations superficielles, maintenir l’épaisseur du cartilage non calcifié, et favoriser la réparation du cartilage articulaire avec des changements dégénératifs dans une certaine mesure [11-12]. Il a été rapporté dans la littérature que la combinaison de l’acide hyaluronique et du facteur de croissance analogue à l’insuline 1 dans la culture dansvitro de chondrocytes articulaires humains peut aider à maintenir la stabilité du phénotype des chondrocytes d’acide hyaluronique et favoriser la prolifération des cellules, fournissant ainsi une nouvelle méthode pour obtenir dansvitro des chondrocytes autologues de haute densité qui ont des fonctions normales, Et aussi fournir des bases expérimentales pour l’étude de la transplantation autologue de chondrocytes ou de l’ingénierie des tissus cartilagènes [13].

2.2 allogreffe Composite

Le matériau couramment utilisé pour la réparation des anomalies osseuses segmentaires est l’os lyophilisé allogénique, mais en raison de la faible activité induite de l’os lyophilisé allogénique et de sa faible capacité ostéogénique, il ne sert que d’échafaudage pour l’ostéoconduction dans le processus de réparation. Le développement de la technologie moderne de biologie moléculaire a permis de mieux comprendre les activités ostéogéniques et ostéoinductives des facteurs de croissance osseuse, et les greffes osseuses contenant des facteurs de croissance osseuse, associées à des porteurs appropriés, sont devenues une nouvelle tendance dans le traitement des anomalies osseuses. Il a été rapporté dans la littérature que l’implantation du facteur de croissance basique du fibroblaste fusionné avecAcide hyaluronique gelEt l’os lyophilisé composite dans la zone de défaut osseux a un bon effet sur la réparation des défauts osseux [14-15]. BFGF peut stimuler la prolifération des cellules mésenchymateuses, des chondrocytes et des ostéoblastes, et induire la différenciation des cellules mésenchymateuses en os et chondrocytes; Stimuler la prolifération des cellules endothéliales vasculaires et favoriser la formation de néovascularisation [16].

Sur la base des propriétés biologiques ci-dessus du facteur de croissance basique de fibroblaste, il a étéComposé avec de l’acide hyaluroniqueEt les os lyophilisés pour favoriser la croissance des ostéoblastes en profitant de leurs forces respectives. Les coupes histologiques de cette expérience ont montré que: au stade précoce, un grEt en plusnombre de cellules mésenchymateuses ont pu être observées dans la zone osseuse déficiente du complexe contenant des fibroblastes basiques, de l’acide hyaluronique et de l’os lyophilisé, en comblant la fracture osseuse sous forme de cordons, et en montrant une tendance à la différenciation vers les ostéoblastes et les chondroblastes, avec l’apparition de nouveaux îlots osseux et cartilagènes; Au stade intermédiaire, la néovascularisation a grandi dans la région, et les tissus du cartilage ont mûri dans le processus d’ossification, les îles fusionnées ensemble pour former un os tressé. La quantité de nouveaux os et cartilages dans le groupe acide hyaluronique et os lyophilisés était significativement plus faible que dans le groupe fibroblaste basique, acide hyaluronique et complexe osseux lyophilisé, et la distribution était inégale [17].

Il a été signalé dans la littérature que le rôle du facteur de croissance de base des fibroblastes est de stimuler la prolifération des cellules mésenchymateuses au début de la réparation osseuse, et ces dernières forment des crottes cartilagènes et agissent comme un facteur de croissance et d’autres facteurs ostéoinductifs pour stimuler les ostéoblastes à se différencier en ostéoblastes ou chondrocytes, initiant le processus de réparation de défaut. Avec la croissance de la néovascularisation, l’apport sanguin à la greffe est rétablie, favorisant l’ossification endochondrique, accélérant le remplacement de la greffe et la maturation du nouvel os, et raccourcissant le temps de guérison. En tant que matrice, l’acide hyaluronique peut fournir des nutriments et de l’espace tridimensionnel pour la croissance cellulaire, ce qui est propice à la réparation du tissu osseux [18].

3 Application de complexes d’acide hyaluronique modifiés dans le tissu osseux biologique

Acide hyaluroniqueSe dégrade facilement et son temps de dégradation est étroitement lié à son poids moléculaire. Par conséquent, afin de prolonger le temps de dégradation des molécules d’acide hyaluronique dans l’organisme, il est nécessaire de préparer un dérivant d’un poids moléculaire beaucoup plus élevé que celui des molécules naturelles d’hyaluronate de sodium, c’est-à-dire des dérivés récroisés d’hyaluronate de sodium, par modification chimique. Le principe de préparation de l’hyaluronate de sodium réticulé est d’utiliser une ou plusieurs combinaisons d’agents de réticulation chimique, en utilisant l’agent de réticulation (oxydation, réduction, estérification, aldolisation, etc.) pour faire subir une réaction chimique aux molécules d’acide hyaluronique, de sorte que les molécules d’acide hyaluronique ou l’acide hyaluronique et l’agent de réticulation se réticulent ensemble [19].

La réaction de réticulation allonge laMolécules d’acide hyaluronique, augmente ou diminue leurs propriétés de solubilité, et améliore leur résistance mécanique ou résistance à la dégradation par le corps. Par conséquent, diverses modifications chimiques de l’acide hyaluronique ont été effectuées et appliquées à l’étude de l’ingénierie du tissu osseux. Martinez-Sanz et al. ont utilisé l’aminopropanétriol comme agent de réliaison pour former la matrice de pérylène-ha par amidation, et ce dérivé d’acide hyaluronique complexé avec la protéine osseuse 2 s’est avéré non cytotoxique et histocompatible dans des tests in vitro. Lorsque le composé a été injecté dans la surface crânienne de rats, l’examen histologique a montré qu’il y avait une nouvelle formation osseuse sur la surface crânienne après 8 semaines, et l’expression de l’ostéocalcine et l’angiogenèse de la moelle osseuse était également élevée, ce qui signifie que l’acide pérylène-hyaluronique peut servir de support de l’ostéoblast-2 -2-2et peut favoriser l’expansion osseuse. Ce résultat a été confirmé par des études ultérieures [18-19].

Bae et al.[20] ont observé les effets deAcide hyaluronique photodurciEn combinaison avec la simvastatine sur la régénération osseuse. Les résultats ont montré que la viscoélasticité de la matrice de l’acide 2-aminoéthyle méthacrylate-hyaluronique était significativement améliorée par rapport à celle de l’acide hyaluronique, et qu’elle pouvait réguler la libération stable et lente de la simvastatine, qui favorisait l’augmentation de la prolifération cellulaire MC3T3-E1. Les cellules MC3T3-E1 ont proliféré et se sont différenciées, induisant ainsi une nouvelle formation osseuse, c’est-à-dire que l’acide photo-hyaluronique combiné à la simvastatine pourrait être un bon outil pour les os issus du génie tissulaire.

Lisignoli et al.[21] ont examiné laOstéogenèse de l’acide hyaluroniqueDérivé de son estérification, l’ester benzylique de l’acide hyaluronique, en association avec des cellules stromales de la moelle osseuse dans un modèle murin de gros défauts osseux, où les cellules ont été traitées avec un facteur de croissance de fibroblaste alcalin complété ou non par un milieu de minéralisation complété, et les résultats ont montré une augmentation significative de la viscosité de la matrice. Des cellules ont été cultivées dans un milieu de minéralisation avec ou sans addition de facteur de croissance de fibroblaste alcalin, et la cicatrisation des déformations a été évaluée après 40, 60, 80 et 200 jours. Des études in vivo ont démontré que l’hyaluronate de benzyle est un véhicule approprié pour la réparation des déformations osseuses et accélère considérablement la minéralisation osseuse lorsqu’il est combiné avec des cellules stromales de moelle osseuse et un facteur de croissance de fibroblaste alcalin4. Les complexes d’acide hyaluronique avec des facteurs de croissance sont également appropriés pour la réparation des os.

4 complexes d’acide hyaluronique combinés à des facteurs de croissance dans les tissus osseux

L’acide hyaluronique est un bon supportDes facteurs de croissance dans la réparation osseuse, mais son principal inconvénient en tant qu’échauffement réside dans ses faibles propriétés d’adhésion cellulaire, tandis que les intégrines sont une famille majeure de récepteurs de surface cellulaire qui interviennent dans l’adhésion des cellules à la matrice extracellulaire23. Kisie et al. [24] ont collé de façon covalente de l’acide hyaluronique avec des ligandsspécifiques sur les intégrines pour former une matrice d’acide hyaluronique intégrine et ont étudié les effets des complexes d’acide hyaluronique intégrine dans de grandes anomalies osseux dans un modèle murin.

Par rapport au groupe témoin, laAcide hyaluronique intégrine hydrogelA montré une augmentation significative de l’adhésion cellulaire et de la livraison de facteur de croissance osseuse, qui a augmenté davantage le potentiel ostéogénique de l’ostéoblast-2 humain recombinant. Par conséquent, la matrice d’acide hyaluronique intégrine peut être utilisée comme véhicule de distribution de facteur de croissance, et présente une valeur potentielle pour une application clinique. L’étude du complexe d’acide hyaluronique est le point critique de la recherche sur les biomatériaux de nos jours, ce type de complexe combine les avantages de son propre matériau et compère ses propres lacunes, ce qui a les avantages incomparables d’autres matériaux, mais il n’y a pEn tant qued’étude approfondie sur l’histocompatibilité, l’inflammation et la dégradabilité de ce type de composite, qui pourrait être le point critique de la recherche future.

5 problèmes et perspectives

L’acide hyaluronique est un biomatériau biodégradable avec une bonne biocompatibilité, et son hydrophilicité joue un rôle important dans l’adsorption cellulaire, la croissance et la différenciation. Il peut être utilisé comme squelette temporaire pour soutenir et stimuler la croissance de nouveaux tissus osseux, puis il sera graduellement dégradé pour être remplacé par de nouveaux tissus osseux après avoir terminé la fonction de soutien mécanique pendant une certaine période de temps. Un grEt en plusnombre d’études expérimentales ont prouvé que les hydrogelsbasés sur l’acide hyaluronique et composés avec le facteur semblable à l’insuline, le facteur de croissance et le BMP-2peuvent fournir un environnement de croissance pour les chondrocytes, les ostéoblastes et les cellules myeloïdes, et leur structure tridimensionnelle, bonne solubilité dans l’eau, aucune réaction immunitaire et bonne dégradabilité sont lesAvantages de l’acide hyaluronique[28-29], mais il y a encore beaucoup de difficultés qui doivent être surmontées si elles sont appliquées en pratique clinique. L’acide hyaluronique est découvert depuis plus de 80 ans. L’acide hyaluronique a été découvert depuis plus de 80 ans et a été utilisé en ophtalmologie, en chirurgie articulaire et dans d’autres domaines de recherche [30-33], et c’est un nouveau développement de l’utiliser comme base de biomatériaux pour les tissus biologiques. Ces dernières années, il ya eu de nombreuses recherches expérimentales sur les biomatériaux utilisant l’acide hyaluronique comme échafaudage, et on espère qu’il pourra vraiment être utilisé dans la clinique dans un avenir proche.

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