Le polycaprolactone (PCL) est un polyester biodégradable largement employé en ingénierie tissulaire lorsqu'une dégradation lente est recherchée : ce matériau peut séjourner plusieurs mois in vivo sans perte significative de ses propriétés, tout en offrant des caractéristiques mécaniques modulables, une mise en œuvre aisée et la possibilité d'être fonctionnalisé. Dans la perspective d'une application au remplacement du ligament croisé antérieur, cette étude s'est intéressée à la dégradation hydrolytique de surfaces de PCL, vierges ou rendues bioactives par greffage de poly(styrène sulfonate de sodium) (pNaSS), une stratégie de fonctionnalisation introduisant des groupements sulfonate destinés à mimer la fonctionnalité des glycosaminoglycanes et à améliorer l'interaction cellulaire.
Pour cela, les auteurs ont suivi des films et des faisceaux de fibres de PCL placés dans une solution tampon phosphate à 25 et 37 °C, sur une durée atteignant 120 semaines, soit près de deux ans. La dégradation de la masse et de la surface a été caractérisée par un ensemble de techniques complémentaires — analyse mécanique, mesure de l'angle de contact, spectroscopie de photoélectrons X (XPS), spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR) et microscopie à force atomique. La réponse biologique a été évaluée à partir de fibroblastes primaires issus du ligament croisé antérieur de mouton, dont l'étalement, la morphologie et l'expression des gènes du collagène ont été examinés.
Les résultats confirment que le PCL se dégrade selon un mode dit « en masse », avec une cinétique accélérée pour les échantillons greffés : à 37 °C, la constante de vitesse du PCL greffé est environ trois fois supérieure à celle du PCL vierge à 25 °C. Cette accélération, attribuée au procédé de greffage et au caractère hydrophile des groupements sulfonate qui favorisent le gonflement et le lissage de la surface, se maintient jusqu'à 48 semaines avant d'atteindre un état stationnaire. Au-delà, le pNaSS est en grande partie éliminé de l'extrême surface et les comportements des matériaux greffés et vierges se rapprochent. La FTIR, qui sonde plus en profondeur que la XPS, détecte toutefois la présence persistante de pNaSS après dégradation prolongée. Sur le plan mécanique, malgré l'accélération de la dégradation, les propriétés restent suffisamment stables durant les six premiers mois ; après 96 semaines, la contrainte ultime des fibres greffées demeure supérieure à celle du ligament humain natif.
Du côté cellulaire, les produits de dégradation, y compris ceux issus des surfaces greffées, ne présentent pas de cytotoxicité. Les surfaces greffées favorisent un meilleur étalement initial des fibroblastes, avantage qui tend à s'estomper avec le temps de dégradation tout en restant perceptible jusqu'à près de deux ans. Les cellules ligamentaires conservent par ailleurs leur phénotype, avec une expression élevée et stable des collagènes de types I et III et une absence d'expression du collagène de type II, associé à la lignée cartilagineuse.