La cornée artificielle imite la contrepartie naturelle

Des millions de personnes dans le monde sont aveugles à cause d'une maladie ou de lésions cornéennes. Dans l'espoir de rendre les greffes de cornée plus largement disponibles, les chercheurs ont conçu une cornée artificielle fabriquée à partir d'un polymère rempli d'eau qui ressemble étroitement à la cornée naturelle de l'œil. Par rapport aux cornées artificielles existantes disponibles dans le commerce, le nouvel implant pourrait réduire le risque d'infection et d'autres complications résultant de la chirurgie.

voir clair : Cette cornée artificielle à base d'hydrogel développée par des chercheurs de l'Université de Stanford contient des pores microscopiques qui ont été modelés par photolithographie. Une fois implantées chez un patient, les cellules migrent à travers les pores et aident à intégrer la cornée artificielle aux tissus environnants.

Aux États-Unis, environ 40 000 patients subissent chaque année une greffe de cornée. La grande majorité de ces personnes reçoivent une cornée de remplacement d'un donneur humain. Bien que la chirurgie ait un taux de réussite élevé, l'approvisionnement en tissus de donneurs est limité et les listes d'attente peuvent être longues. Dans les pays en développement, l'accès aux tissus des donneurs est encore plus difficile. Et pourtant, la plupart des cas de cécité cornéenne se trouvent dans les pays en développement, selon Tueng Shen , expert en chirurgie cornéenne et réfractive au Centre médical de l'Université de Washington, à Seattle.

Pour surmonter ce problème, les chercheurs ont développé des cornées artificielles en utilisant des matériaux synthétiques. La plus réussie d'entre elles à ce jour est la kératoprothèse Dolhman-Doane, qui a reçu l'approbation de la Food and Drug Administration des États-Unis en 1992 et a été utilisée chez des centaines de patients. Il se compose d'un noyau en plastique dur et transparent entouré de tissu de donneur humain pour aider à attacher la cornée à l'œil.

Cependant, comme l'implant est sujet aux infections et à d'autres complications, les patients doivent suivre un traitement antibiotique à vie. En conséquence, la cornée artificielle n'est utilisée qu'en dernier recours chez les patients qui ont rejeté à plusieurs reprises le tissu naturel d'un donneur ou qui ne sont par ailleurs pas éligibles pour une telle chirurgie de transplantation.

Au lieu d'utiliser du plastique dur, l'ingénieur chimiste de l'Université de Stanford Curtis Frank et l'ancien étudiant diplômé David Myung ont créé une cornée artificielle à base d'hydrogel mou. Le gel gonflé à l'eau est constitué d'un maillage de deux réseaux de polymères. Le premier réseau est en polyéthylène glycol, le second en acide polyacrylique. C'est comme remplir les trous de l'éponge avec un deuxième matériau, explique Frank. Vous ne pouvez pas séparer l'un de l'autre. Ils deviennent inextricablement liés.

Le matériau transparent qui en résulte est mécaniquement robuste, bien qu'il soit composé à 80 pour cent d'eau. La forte teneur en eau, explique l'ophtalmologiste de Stanford Christophe Ta , est essentiel pour permettre au glucose et à d'autres nutriments de se diffuser à travers la cornée et d'encourager la croissance des cellules épithéliales à la surface de l'implant. Nous pensons que cela est important pour minimiser le risque d'infection, dit Ta. Dans la cornée naturelle, la couche épithéliale est très importante pour la protection.

Par exemple, un type de cornée artificielle actuellement commercialisé sous le nom d'AlphaCor est également basé sur un hydrogel. Pourtant, le matériau ne contient que la moitié de la quantité d'eau que l'implant de Stanford. En conséquence, il ne peut pas soutenir la croissance des cellules épithéliales, ce qui, selon de nombreux chercheurs, pourrait expliquer le taux d'échec élevé d'AlphaCor.

Parce que l'hydrogel de Stanford est inerte, les cellules ne s'y collent normalement pas. Ainsi, avec l'aide du bio-ingénieur de Stanford Jennifer Cochran , les chercheurs ont mis au point un moyen d'attacher le collagène à la surface de la cornée artificielle. Le collagène, à son tour, se lie aux cellules épithéliales. Cochran travaille sur l'incorporation de facteurs de croissance et d'autres composants de l'environnement naturel de la cellule dans le matériau.

En utilisant la photolithographie, l'équipe de Frank peut également créer des motifs de pores microscopiques autour des bords de l'implant. De cette façon, dit-il, lorsque la cornée est implantée dans l'œil du patient, les cellules migreront à travers les pores, ancreront la cornée et aideront à intégrer le matériau avec le tissu natif. Cela réduira également le nombre de points de suture nécessaires pour maintenir la cornée artificielle en place, explique Frank.

Shen, qui n'était pas impliqué dans l'effort de Stanford, dit que le développement de nouvelles cornées artificielles sera important pour résoudre un problème de santé critique. Cependant, elle se demande si la conception de ces nouveaux implants est bien adaptée à une utilisation dans le monde en développement. Par exemple, les implants à base d'hydrogel peuvent nécessiter une intervention chirurgicale relativement compliquée. Cela pourrait être difficile en termes de formation de chirurgiens à l'étranger, dit Shen. Elle est également préoccupée par le coût potentiellement élevé des matériaux, s'ils peuvent être appliqués à de grandes populations et s'ils nécessiteront beaucoup de soins de suivi.

Jusqu'à présent, le groupe de Stanford a montré que la diffusion du glucose à travers le matériau est égale à celle de la cornée humaine, et des études préliminaires chez le lapin montrent que les implants peuvent favoriser la croissance des cellules épithéliales. Les chercheurs disent que les études sur des patients humains sont encore dans plusieurs années.

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