Silicium poreux résorbable et ingénierie tissulaire osseuse

par Naveen Fatima

Projet de thèse en Biologie Santé

Sous la direction de Jean-Christophe Egea et de Pierre-Yves Collart dutilleul.

Thèses en préparation à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec LBN - Laboratoire Bioingénierie et Nanosciences (laboratoire) et de Bioingénierrie maxillo-faciale et cellules souches (equipe de recherche) depuis le 01-09-2016 .


  • Résumé

    Les cellules souches représentent la source de cellules qui pourront se différencier pour la régénération tissulaire suite à une dégradation. Les thérapies cellulaires necessitent souvent la présence d'un matériau support (biomatériau) pour transporter les cellules (et/ou facteurs de croissance) jusqu'au site lésé. Le silicium poreux (pSi) est un biomatériau prometteur pour l'ingénierie tissulaire car non toxique et résorbable in vivo. Sa dégradation peut être contrôler par des modifications chimiques de surface, et ses propriétés peuvent être adaptées pour favoriser l'adhésion et la croissance cellulaire. Ainsi, en couplant les capacité de prolifération et différenciation de cellules souches adultes (Cellules souches mésenchymateuses de la pulpe dentaire) et les propriétés texturales et chimiques du pSi, nous visons à developper un nouvelle approche thérapeutique. D'autant plus que la structure du pSi à l'échelle nanométrique et le relargage d'acide silicique ont déjà démontré in vitro des effets positifs sur la différenciation osseuse et la production de matrice minéralisée. Ce projet se concentrera sur les applications potentielles de microparticules de pSi (50 à 250µm) utilisées comme vecteur de cellules souches pour la régénération de large défauts osseux. Le projet s'articulera selon 4 axes: (1) Interactions Cellules souches pulpaires – Silicium poreux : fabrication et fonctionalisation de microparticules de pSi; prolifération cellulaire in vitro (2) Différenciation osseuse in vitro : Histologie, pPCR, Spectroscopie EDX, Spectroscopie confocale Raman (3) Résorption de pSi et relargage d'acide silicique: Microscopie électronique et optique, ICP-MS (4) Applications in vivo chez le rat (régénération de défauts osseux de taille critique, en adaptant les cinétiques de formation osseuse et de résorption des particules)

  • Titre traduit

    Bioresorbable Porous Silicon for Bone Tissue Engineering


  • Résumé

    Stem cells constitute the source of differentiated cells for the generation of tissues during development and for regeneration of tissues that are diseased or injured postnatally. Stem cells based therapy often requires a scaffold to carry cells and/or growth factor to the injured site. Porous silicon (pSi) is a promising biomaterial for tissue engineering as it is both non-toxic and bioresorbable. Surface modification can offer control over the degradation rate of pSi and can also impart properties to promote cell adhesion. Thus, coupling the good proliferation and differentiation capacities of adult Mesenchymal Stem Cells (MSC) with the textural and chemical properties of the pSi substrates provides an interesting approach for therapeutic use. Moreover, the pSi nanostructure and the release of silicic acid have positive effect on precursor cells osteodifferentiation and mineralized matrix formation. Our team is considering potential clinical application of pSi microparticles (size 50 – 250 µm), used as stem cells carriers to regenerate large bone defects. This project will focus on (1) the interaction between human mesenchymal stem cells from the dental pulp (DPSC) and pSi microparticles, (2) cells osteodifferentiation, (3) particles resorption and (4) in vivo applications: (1) Cell adhesion and proliferation will be monitored by fluorescence microscopy and scanning electron microscopy, according to pSi pores diameter and particles size. (2) Osteodifferentiation will be monitored by histological evaluation (Alizarin red assay and histological staining on sliced samples), qPCR, immunohistochemistry, EDX spectroscopy and Raman confocal spectroscopy (3) Particles resorption will be assessed by optical and scanning electron microscopy, and silicic acid release will be quantified by ICP-MS (induced coupled plasma mass spectroscopy) (4) Rat in vivo experiments (critical sized defects; bone formation and pSi resorption kinetics)