Les structures poreuses 3D Ti-6Al-4V fabriquées par impression additive imitent la structure du tissu osseux trabéculaire et régulent la prolifération, la différenciation des ostéoblastes et la production de facteurs locaux de manière dépendante de la porosité et de la rugosité de surface

Alice Cheng, Aiza Humayun, David J Cohen, Barbara D Boyan, Zvi Schwartz

Résumé

La fabrication additive par frittage laser permet de produire des structures métalliques à haute résolution pour les implants orthopédiques et dentaires. Dans cette étude, nous avons utilisé un modèle de tissu osseux trabéculaire humain pour concevoir et fabriquer des structures Ti-6Al-4V avec une porosité variable via frittage laser. La caractérisation des structures a révélé des porosités interconnectées allant de 15 à 70 %, avec des modules de compression de 2063 à 2954 MPa. Ces structures avec porosité macro ont été ensuite traitées en surface pour créer une rugosité micro-/nano-échelle souhaitable, ce qui a montré une amélioration du processus d’osseointegration. Les ostéoblastes (cellules MG63) ont montré une grande viabilité lorsqu’ils étaient cultivés sur les structures. La prolifération (ADN) et l’activité spécifique de la phosphatase alcaline (ALP), un marqueur précoce de la différenciation, ont diminué à mesure que la porosité augmentait, tandis que l’ostéocalcine (OCN), un marqueur de différenciation tardive, ainsi que l’ostéoprotégérine (OPG), le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF) et les protéines morphogénétiques osseuses 2 et 4 (BMP2, BMP4) ont augmenté avec la porosité. Les structures 3D avec la plus haute porosité et modification de surface ont soutenu la plus grande différenciation des ostéoblastes et production de facteurs locaux. Ces résultats indiquent que les structures poreuses 3D fabriquées par impression additive imitant le tissu osseux trabéculaire humain et produites avec un traitement de surface supplémentaire peuvent être personnalisées pour augmenter la réponse des ostéoblastes. L’augmentation des facteurs de maturation et de différenciation des ostéoblastes sur les structures à haute porosité suggère une meilleure performance de ces surfaces pour augmenter l’osseointegration in vivo.

Lien de l’article : https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4296567/