MRM Insights : Des verres bioactifs contenant du titane pour l’Année internationale du verre

Marta Cerruti

Chaque mois, dans MRM Insights, un membre du Réseau MRM écrit sur les cellules souches et la médecine régénérative d’un point de vue différent. Ce mois-ci, Marta Cerruti, Professeure agrégée au Département de génie minier et des matériaux à l’université McGill, nous parle de verres bioactifs contenant du titane à l’occasion de l’Année internationale du verre.

Des verres bioactifs contenant du titane à l’occasion de l’Année internationale du verre

L’Organisation des Nations unies (ONU) a proclamé 2022 l’Année internationale du verre en reconnaissance des nombreux rôles cruciaux que joue le verre dans nos vies. Il suffit de penser aux fibres optiques de verre qui sont les piliers d’Internet; ou aux écrans en verre tactile qui ont révolutionné la façon dont nous interagissons avec les ordinateurs et les appareils mobiles.

Le verre est également très important dans les soins de santé. Le premier verre utilisé dans les applications de santé a été inventé par Larry Hench dans les années 1970 et appelé « Bioverre ». Le Bioverre est un verre à base de silicate, tout comme vos vitres, mais comprend également du calcium et du phosphore. En raison de sa composition et de sa forte réactivité, une fois immergé dans les fluides corporels, une couche de phosphate de calcium se forme à sa surface, de composition très similaire aux minéraux présents dans nos os et nos dents. Cette propriété rend le Bioverre capable de s’intégrer aux os et de favoriser la minéralisation lorsque les ostéoblastes entrent en contact avec lui.

Le Bioverre est approuvé par la FDA et est utilisé en clinique depuis des décennies maintenant, dans des applications couvrant la santé osseuse et dentaire. La recherche sur les verres bioactifs est en cours et de nouvelles formulations sont développées chaque année, modifiant la structure du verre (c’est-à-dire en remplaçant le silicate par d’autres ions formant du verre), ou en ajoutant des ions dopants qui peuvent donner des propriétés antibactériennes, angiogéniques ou autres propriétés souhaitées au verre.

Au cours de mon doctorat, j’ai travaillé sur de petites particules de Bioverre pour Novamin, la société qui a mis sur le marché le premier dentifrice contenant du Bioverre. La petite taille des particules a rendu le verre très réactif, de sorte que son efficacité dans l’amélioration de la reminéralisation de la dentine a pu être observée même pendant le court laps de temps nécessaire au brossage des dents. Novamin a connu un grand succès et a été acquise par GlaxoSmithKline en 2010. Maintenant, Sensodyne Repair and Protect^® possède du verre Novamin dans sa formulation.

Poudre de Bioverre-Ti – Image reproduite avec la permission de Chisom Akunna

J’ai continué à travailler sur des verres bioactifs après avoir rejoint McGill. Nous avons utilisé la composition originale de Bioverre dans plusieurs projets de génie tissulaire, où nous avons construit des structures, incluant du Bioverre et des polymères biodégradables pour améliorer la formation osseuse. Récemment, grâce à une collaboration avec le professeur Faleh Tamimi (maintenant à l’Université du Qatar, à l’époque à la Faculté de dentisterie à McGill), je me suis intéressée à l’ajout de titane aux verres bioactifs. Le groupe de Faleh avait constaté que dans un grand échantillon de dents qu’ils avaient analysé, les dents qui avaient l’émail le plus dur contenaient des traces de titane. Le titane (Ti) n’est pas un élément naturel dans notre corps mais est présent dans de nombreux aliments, y compris les bonbons…. Voici donc votre nouvelle bonne excuse pour manger des bonbons ! Pourtant, étant donné les effets secondaires habituels des bonbons, j’ai pensé que nous devrions peut-être trouver un autre vecteur de transmission pour le titane. Peut-être que si nous pouvions apporter le titane à l’émail des dents à l’aide d’un verre bioactif, nous pourrions obtenir un effet similaire et créer un nouveau candidat prometteur pour les dentifrices qui non seulement aiderait à la sensibilité dentaire, mais renforcerait également l’émail des dents sans avoir besoin de fluor.

Nos premiers résultats ont été récemment publiés et ont en effet montré que le traitement avec notre Bioverre contenant du titane conduisait à des valeurs de dureté très élevées pour l’émail, plus grandes que tout ce que nous pouvions trouver publié auparavant. Nous avons également montré que les cellules souches de la pulpe dentaire humaine mises en contact avec notre Bioverre-Ti avaient une activité de phosphatase alcaline (PAL) plus importante que les échantillons témoins placés dans des milieux ostéogéniques ou en présence de verres bioactifs qui ne contenaient pas de titane. Comme la PAL est un marqueur précoce de la différenciation ostéoblastique, ces résultats montrent le potentiel ostéogénique du verre.

Une entreprise montréalaise, CXC, a aquis un brevet que nous avons déposé sur ce travail, et nous collaborons maintenant avec eux pour explorer et élargir les applications de nos verres bioactifs contenant du titane. Un bon début pour l’Année internationale du verre !