Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Cet article fait le point sur l’utilisation et les principales caractéristiques de particules hybrides composées d’un cœur minéral d’apatite bio-inspirée – possiblement dopée en ions (bio)actifs – entouré d’une couronne organique permettant de conférer des propriétés biologiques ou de contrôler la taille des particules. De tels (nano)systèmes sont utilisés pour de nombreuses applications biomédicales, en oncologie, dermatologie, hématologie, thérapie génique ou encore pour le diagnostic médical. Ces particules hybrides présentent deux avantages majeurs : leur biocompatibilité intrinsèque et leur possible multifonctionnalisation.
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This article summarizes the uses and main characteristics of hybrid particles composed of a mineral core of bio-inspired apatite – possibly doped with (bio)active ions – decorated by an organic corona to confer biological properties or to control the size of the particles. Various biomedical applications are addressed for such (nano)systems, as in oncology, dermatology, hematology, gene therapy or medical diagnosis. These hybrid particles have two major advantages: their intrinsic biocompatibility and their possible multi-functionalization.
Auteur(s)
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Mathilde GUÉRIN : Doctorante - IBMM, Montpellier et CIRIMAT, Toulouse, France
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Gilles SUBRA : Docteur en chimie, professeur à l’Université de Montpellier, Faculté de Pharmacie - IBMM, Montpellier, France
-
Christophe DROUET : Docteur en sciences des matériaux, directeur de recherche CNRS, CIRIMAT, Toulouse, France
INTRODUCTION
Les phosphates de calcium à structure « apatite » sont présents naturellement dans la constitution du squelette des vertébrés. Il est désormais possible de préparer des analogues de synthèse inspirés de ces apatites naturelles, en vue d’applications biomédicales. La mise au point de substituts osseux bioactifs comme des matrices (poreuses ou non) ou des dépôts sur prothèses est le domaine d’application majeur de ces phosphates de calcium bio-inspirés. Toutefois, leur biocompatibilité « intrinsèque » et leur grande réactivité permettent d’envisager beaucoup d’autres applications thérapeutiques (dermatologie, oncologie, hématologie, transfection…) ou diagnostiques (imagerie médicale). Ceci passe par la modification de la composition du cœur minéral des particules et/ou par l’adsorption d’agents thérapeutiques formant une couronne organique périphérique. De telles particules minérales-organiques sont alors dites hybrides. L’obtention de particules individualisées, de taille submicronique voire nanométrique, est notamment pertinente pour agir au niveau cellulaire ou tissulaire, ce qui peut passer par une stabilisation colloïdale. Cet article passe en revue les principales stratégies concernant les particules hybrides minérales-organiques à base d’apatite pour des applications biomédicales.
Points clés
Domaine : biomédical, biomatériaux, bio-inspiration, nanomédecine, phosphates de calcium, colloïdes, particules
Degré de diffusion de la technologie : Croissance
Technologies impliquées : Synthèse colloïdale, caractérisations physicochimiques
Domaines d’application : (Nano)médecine, cancérologie, dermatologie, hématologie, thérapie génique, imagerie médicale…
Principaux acteurs en France :
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Pôles de compétitivité : EuroBiomed, Pôle européen de la Céramique, Atlanpole Biothérapies, Lyonbiopôle, Alsace Biovalley, Medicen Paris Région, Nutrition-Santé-Longévité…
-
Centres de compétence : GdR CNRS/INSERM Réparer l’humain, GdR CNRS Biomimétisme et bio-inspiration, Commission MatSan « Matériaux pour la Santé » (SF2M/GFC/Cefracor/Titane), association Biomat, Institut Carnot Chimie Balard Cirimat…
-
Industriels producteurs de phosphates de calcium : 3DCeram, Biocetis, Biomatlante, Ceraver, Graftys, MedicalGroup, SBM, Teknimed, Urodelia…
-
Industriels dans les applications biomédicales cibles : 3M, Brothier, Marion Technologies, MedicalGroup, Urgo, Urodelia…
Autres acteurs dans le monde : AAP Implants, Beiersdorf, CAM Bioceramics, DePuy Synthes, EincoBio, Etex, Finceramica, Himed, Hollister, Orchid Ortho, Smith & Nephew, Stryker, Subtilis Biomaterials, Tata Steel…
Contacts : [email protected], [email protected]
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MOTS-CLÉS
KEYWORDS
bio-inspiration | Apatites | Colloid | Hybrid particles
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
Interactions entre les molécules organiques et les particules d’apatite
En anglais
1. Apatite : une structure accueillante
L’os est un tissu composite constitué d’une partie organique – essentiellement du collagène – et d’une partie minérale. Cette dernière est un phosphate de calcium qui cristallise avec la structure « apatite ». Ainsi, depuis l’apparition des Vertébrés, des composés apatitiques sont présents au sein de notre organisme, qui a appris à les synthétiser – afin de calcifier les fibres de collagène produites par les cellules ostéoformatrices (ostéoblastes) et ainsi conférer à l’os des propriétés mécaniques améliorées mais aussi afin de disposer d’un minéral réactif capable de prendre part à des phénomènes d’échanges ioniques et d’adsorptions moléculaires avec les fluides biologiques environnants. De plus, via le processus de remodelage osseux, l’organisme est aussi capable de solubiliser l’apatite osseuse si nécessaire (par activité de cellules ostéoclastes), tout en menant à des métabolites naturels – ions calcium et phosphate typiquement – qui peuvent être réutilisés par le corps. Les apatites phosphocalciques de synthèse sont donc des composés bio-inspirés particulièrement adaptés pour des applications biomédicales, car très proches de l’apatite osseuse déjà présente dans l’organisme.
1.1 Rappels sur la structure apatitique et les substitutions ioniques
Les apatites représentent un large groupe de composés minéraux qui partagent une même structure globale , rappelée sur la figure 1. Ces composés ont fait l’objet d’articles précédents dans les Techniques de l’Ingénieur ...
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Apatite : une structure accueillante
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - KAY (M.I.), YOUNG (R.A.), POSNER (A.S.) - Crystal structure of hydroxyapatite. - Nature, vol. 204, p. 1050-1052 (1964).
-
(2) - DROUET (C.), ALPHONSE (P.) - ThermAP additive model for applied predictive thermodynamics. - [Online] Available : http://www.christophedrouet.com/thermAP.html.
-
(3) - DROUET (C.) - Applied predictive thermodynamics (ThermAP). Part 2. Apatites containing Ni2+, Co2+, Mn2+, or Fe2+ ions. - The Journal of Chemical Thermodynamics, vol. 136, p. 182-189, DOI : https://doi.org/10.1016/j.jct.2015.06.016 (2019).
-
(4) - DROUET (C.) - A comprehensive guide to experimental and predicted thermodynamic properties of phosphate apatite minerals in view of applicative purposes. - Journal of Chemical Thermodynamics, vol. 81, p. 143-159, DOI : 10.1016/j.jct.2014.09.012 (2015).
-
(5) - DROUET (C.), CARAYON (M.-T.), COMBES (C.), REY (C.) - Surface enrichment of biomimetic apatites with biologically-active ions Mg2+ and Sr2+ : A preamble to...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Évaluation biologique des dispositifs médicaux – Partie 18 : caractérisation chimique des matériaux des dispositifs médicaux au sein d'un processus de gestion du risque. - ISO 10993-18 - 2020
ANNEXES
1.1 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Groupe de recherche GdR CNRS « Biomim » Biomimétisme et bio-inspiration :
Groupe de recherche GdR CNRS/INSERM « Réparer l’humain » :
https://reparer-humain.insa-lyon.eu/
Commission mixte MatSan « Matériaux pour la santé » (SF2M, GFC, CEFRACOR, Titane) :
https://sf2m.fr/commissions-thematiques/commission-materiaux-pour-la-sante/
HAUT DE PAGE1.2 Laboratoires – Centres de recherche (liste non exhaustive)
Institut Carnot Chimie Balard Cirimat :
https://www.carnot-chimie-balard-cirimat.fr/fr/
Centre interuniversitaire de recherche et d’ingénierie des matériaux CIRIMAT, équipe phosphates, pharmacotechnie, biomatériaux (PPB), Toulouse :
Institut des biomolécules Max Mousseron IBMM, Montpellier :
...
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