Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les biomatériaux à base de phosphates de calcium (CaP) se sont considérablement développés au cours des dernières décennies en raison de leur excellente biocompatibilité et bioactivité. Les principaux phosphates de calcium utilisés comme biomatériaux sont décrits ainsi que leurs voies de synthèse et leurs propriétés physico-chimiques. Diverses techniques de mise en forme et quelques applications sont détaillées : biocéramiques, revêtements, ciments et composites. Les propriétés biologiques et la normalisation sont également abordées.
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Calcium phosphate-based biomaterials (CaP) have developed considerably over the last decades due to their excellent biocompatibility and bioactivity. The main calcium phosphates used as biomaterials as well as their synthesis routes and their physico-chemical properties are described. Various processing techniques and a few applications are detailed: bioceramics, coatings, cements and composites. Biological properties and standards are also presented.
Auteur(s)
-
Christèle COMBES : Professeur à l'Institut national polytechnique de Toulouse
-
Christian REY : Professeur à l'Institut national polytechnique de Toulouse
INTRODUCTION
Les biomatériaux et biocéramiques à base de phosphates de calcium (CaP) se sont développés considérablement depuis plus de vingt ans en Europe comme à l'échelle mondiale en tant que matériaux de substitution osseuse et sont devenus les matériaux bioactifs les plus implantés, notamment en chirurgie orthopédique et en chirurgie dentaire. Ces composés ont la capacité de se lier chimiquement au tissu osseux et de promouvoir la formation d'une interface stable à leur contact ; ils vont notamment permettre l'initiation de la germination de phosphate de calcium à leur surface à partir des fluides biologiques. Outre les biocéramiques à base de phosphates de calcium, d'autres céramiques bioactives sont développées pour des applications en tant que substituts osseux : parmi elles, on peut citer celles à base d'oxydes ou hydroxydes, de carbonate de calcium, de sulfate de calcium ou encore les bioverres.
Les céramiques bioactives à base de CaP ont été initialement choisies et utilisées en raison de leur analogie de composition avec le minéral osseux et du besoin de disposer d'un matériau polyvalent, sans risque pour le patient, disponible en grande quantité et permettant d"éviter les greffes osseuses.
Ces matériaux se présentent sous forme de céramiques denses ou poreuses, de revêtements sur des prothèses métalliques, de ciments injectables, de composites minéral-organique et de matériaux supports pour l'ingénierie tissulaire. On les utilise plus marginalement pour des applications autres que la substitution osseuse : par exemple, en tant qu'implant oculaire pour permettre le mouvement de l'œil, en raison de la propriété de ces matériaux de se lier au tissu conjonctif de la cavité oculaire. Beaucoup d'autres applications ont été proposées et certaines sont en cours de développement : vecteurs de principe actif, guide pour la reconstruction nerveuse, support pour la transfection. Les applications de ces biomatériaux à base de CaP abordées dans cet article sont essentiellement celles relatives à la substitution osseuse et/ou dentaire.
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MOTS-CLÉS
révêtements Etat de l'art Biocéramiques chirurgie orthopédie
KEYWORDS
coatings | state of art | Bioceramics | surgery | orthopaedics
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De l'os aux céramiques bioactives
En anglais
5. Conclusion
Au vu des dernières avancées dans le domaine des substituts osseux, trois grandes voies de développement des biomatériaux à base de phosphates de calcium devraient être poursuivies dans le futur ; elles concernent leur composition, leur forme, leur association avec des agents bioactifs ou avec des cellules.
Tout d'abord, ces dernières décennies ont été marquées par l'émergence des phosphates de calcium substitués (par exemple, les apatites silicatées ou encore le phosphate tricalcique dopé au zinc) ou plus généralement des phosphates de calcium chimiquement modifiés en vue d'améliorer leurs propriétés biologiques. Cette voie permettant d'augmenter et de contrôler l'activité biologique des biomatériaux à base de CaP va très probablement être développée avec d'autres types d'ions/substituants ainsi que différentes combinaisons de substituants possibles. Une autre voie de développement repose sur la mise à profit de la réactivité et des propriétés de surface des apatites nanocristallines analogues au minéral osseux notamment pour élaborer des matériaux biomimétiques à basse température pour des applications en chirurgie orthopédique et dentaire mais également dans les domaines de l'imagerie médicale à des fins de diagnostic et de traitements (notamment dans le cas du cancer) ou encore comme agents de transfection. Le développement de l'utilisation de nanocristaux de CaP soulève le problème de la connaissance et de la maîtrise de leur caractérisation, de leur évolution, de leurs propriétés de surface ainsi que de leur devenir in vivo ; la règlementation et les normes pour ces nanomatériaux à base de CaP, comme pour tous les nanomatériaux, devraient se développer dans les années à venir. Enfin, une troisième voie concerne l'association des matériaux et céramiques à base de CaP avec des molécules ou agents actifs vis-à-vis de différentes cibles, par exemple de bactéries ou de cellules osseuses, respectivement pour conférer des propriétés antibactériennes (antibiotiques...) ou favoriser l'ostéogénèse (facteurs de croissance...). De plus, le développement de biomatériaux permettant, une fois implanté, la libération contrôlée et séquencée de ces agents bioactifs (par exemple : un agent antibactérien pour éviter les infections post-opératoires ; des protéines favorisant la vascularisation nécessaire...
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Matériaux pour implants chirurgicaux – Détermination de l'état de surface des revêtements pour applications biomédicales - AFNOR S94-071 - 08-93
-
Standard Test Method for Time of Setting of Hydraulic-Cement Paste by Gillmore Needles - ASTM C266-03 - 2003
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Art dentaire – Ciments à base d'eau – Partie 1 : ciments acido-basiques liquides/en poudre - NF EN ISO 9917-1 - 04-08
-
Implants chirurgicaux – Hydroxyapatite – Partie 1 : céramique à base d'hydroxyapatite - NF ISO 13779-1 - 12-08
-
Implants chirurgicaux – Hydroxyapatite – Partie 2 : revêtements à base d'hydroxyapatite - NF ISO 13779-2 - 12-08
-
Implants chirurgicaux – Hydroxyapatite – Partie 3 : analyse chimique et caractérisation de la cristallinité et de la pureté de phase - NF ISO 13779-3 - 04-08
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Implants chirurgicaux – Hydroxyapatite – Partie 4 : détermination...
ANNEXES
Laboratoires de recherche français :
Laboratoire de Science des Procédés Céramiques et de Traitements de Surface (SPCTS), UMR 7315 CNRS – Université de Limoges, Centre Européen de la Céramique, LIMOGES.
Centre Ingénierie et Santé (CIS), École Nationale Supérieure des Mines de Saint-Étienne, SAINT-ÉTIENNE.
Laboratoire d'Ingénierie Ostéo-Articulaire et Dentaire (LIOAD), UMR_S 791 Inserm-Université de Nantes, UFR Odontologie, NANTES.
Laboratoire des Matériaux Céramiques et Procédés Associés, Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis (UVHC), Pôle Européen de Compétences en Matériaux Avancés (PECMA), MAUBEUGE.
CIRIMAT, UMR 5085 UPS-CNRS-INPT, ENSIACET, TOULOUSE.
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