Des microsphères inspirées du lotus s'attaquent à la parodontite sur trois fronts simultanément

La parodontite touche des centaines de millions de personnes dans le monde et reste notoirement difficile à traiter, car les poches parodontales profondes et irrégulières abritent des agents pathogènes résistants aux antibiotiques — notamment <i>Fusobacterium nucleatum</i> — tandis que les thérapies actuelles ne permettent pas de contrôler simultanément l'infection, de résoudre l'inflammation et de régénérer l'os alvéolaire détruit. Cette étude répond à ces trois défis avec un seul système de délivrance bioinspirée.

S'inspirant de la capsule de lotus — qui abrite ses graines au sein de pétales protecteurs dans une relation symbiotique — l'équipe a conçu des microsphères PDA/BBR@Gel@BMP9-PDLSC. Des nanoparticules de polydopamine (PDA), choisies pour leur forte capacité de chargement en médicaments et leur adhérence tissulaire, ont été utilisées pour transporter la berbérine (BBR), un composé de la médecine traditionnelle chinoise aux propriétés antimicrobiennes et anti-inflammatoires reconnues. Ces nanoparticules PDA/BBR ont été incorporées dans des microsphères d'hydrogel de gélatine méthacrylate (GelMA) fabriquées par microfluidique, produisant des particules de taille uniforme et injectables. Des PDLSCs surexprimant BMP9 — dont les performances ostéogéniques sont reconnues comme supérieures à celles des autres cellules souches dentaires — ont ensuite été ensemencées sur la surface des microsphères, créant un système hybride nano/micronique capable d'une co-délivrance localisée et prolongée de BBR et de BMP9.

La caractérisation in vitro a confirmé le chargement réussi en BBR (vérifié par FTIR), des potentiels zêta appropriés, une intégrité mécanique adéquate et une libération prolongée à réponse de pH reproduisant à la fois les conditions parodontales physiologiques (pH 7,4) et inflammatoires (pH 6,3). La biocompatibilité a été démontrée par coloration live/dead, tests de prolifération CCK-8 et imagerie du cytosquelette. L'efficacité antibactérienne contre <i>F. nucleatum</i> a été confirmée, et le système a inhibé de manière robuste les marqueurs inflammatoires induits par les LPS, tout en favorisant l'activité de la phosphatase alcaline, la formation de nodules calciques et l'expression des gènes ostéogéniques dans les PDLSCs.

In vivo, les microsphères ont été testées dans deux modèles chez le rat : un modèle de défaut osseux calvaria et un modèle de parodontite induite par ligature avec infection persistante à <i>F. nucleatum</i>. Les analyses par micro-CT et histologiques ont révélé un volume de nouvel os nettement plus important, une densité minérale osseuse améliorée et un infiltrat inflammatoire réduit dans le groupe PDA/BBR@Gel@BMP9-PDLSC par rapport à tous les groupes contrôles. Aucune toxicité systémique sur les organes n'a été détectée lors de l'évaluation histopathologique.

Le séquençage de l'ARN et les analyses par Western blot ont éclairci les mécanismes sous-jacents aux effets synergiques : BBR et BMP9 combinés ont entraîné une régulation à la baisse des composantes de la voie de signalisation TNF (réduisant les cascades de cytokines pro-inflammatoires), une régulation à la hausse des gènes de la voie TGF-β (favorisant la différenciation ostéogénique), et une activation de la signalisation PPAR (connue pour moduler à la fois l'inflammation et le métabolisme osseux). Ni BBR ni BMP9 seuls n'ont produit la même amplitude de reprogrammation transcriptionnelle, soulignant l'importance de leur association. La conception inspirée du lotus a ainsi fourni non seulement un parallèle esthétique habile, mais également une architecture fonctionnellement optimisée pour le remodelage du microenvironnement parodontal.