Scaffold biomaterials for the repair of osteochondral defects : potential of polysaccharidic sodium hyaluronate-based sponges
Biomatériaux de comblement pour la réparation de lésions ostéochondrales : intérêt des éponges polysaccharidiques à base de hyaluronate de sodium
Résumé
Hybrid Biomaterials (cell seeded materials) are currently under extensive investigations as scaffolds for osteochondral defects. In the present study, a sodium alginate solution (Alg), loaded or not with sodium hyaluronate (HA), was freeze-dried affording sponges of average porosity 174 k 98 Fm. The in vitro investigation evidenced an efficient cell seeding of the materials. The presence of HA resulted in some increase of the cell-extracellular matrix adhesion and in some enhancement of both DNA and proteoglycans synthesis. In addition, with these culture conditions, the observatian of cell cytoskeletal organization together with the detection of type II collagen demonstrated the conservation of the chondrocyte phenotype. Both types of sponges (with or without HA), as well as Alg - HA materials seeded with autologous chondrocytes were implanted in a rat osteochondral lesion model. This in vivo assessment evidenced a higher efficacy of hybrid materials for the repair of defects. At the end of the repair process, besides satisfactory histological assessments and no detection of infiammatory phenomena, the biochemical composition of neo-synthesized tissue was close that of healthy cartilage. On the other hand, the implants had no hannful effect on the cartilage of the lesion outlines. In all cases, the presence of HA tumed out to be an additional parameter favouring integration of the integration of the implant and enhancing the quality of the neo-synthesized tissue.
Actuellement, les biomatériaux hybrides (association cellules-matériaux) constituent une voie de recherche très prometteuse pour le comblement des lésions ostéochondrales. Dans cette étude, une solution d'alginate de sodium (Alg), enrichie ou non en hyaluronate de sodium (HA), a été cryo-lyophilisée afin d'obtenir des éponges de porosité moyenne de 174+-98 micromètre.
L'évaluation in vitro a montré que ces matériaux permettent un ensemencement cellulaire efficace. La présence de hyaluronate permet un accroissement de l'adhésion cellule-matrice extracellulaire et une majoration des activités de synthèse de l'ADN et des protéoglycanes. De plus, dans ces conditions de culture, l'aspect du cytosquelette cellulaire et la détection de collaène type II ont montré une
conservation du phénotype chondrocytaire. Les deux types d'éponges ainsi que des matériaux Al mencés en chondrocytes autologues ont été implantés dans un modèle de lésions ostéochondrales chez le rat. Cette évaluation in vivo a montré la supériorité des matériaux hybrides pour la réparation des lésions. Outre une évaluation histologique satisfaisante et un phénomène inflammatoire non détectable, les paramètres biochimiques du tissu néoformé se sont révélés proches de ceux du cartilage sain au terme du processus de réparation. Par ailleurs, les implants n'ont pas eu de retentissement sur le cartilage situé en périphérie des lésions. Dans tous les cas, la présence de hyaluronate s'est avérée être un atout supplémentaire favorisant l'intégration cellulaire de l'implant et améliorant la qualité du tissu néosynthétisé.