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1 - BIOACTIVITÉ

2 - ÉLABORATION ET MISE EN FORME DES VERRES BIOACTIFS

3 - APPLICATIONS AU COMBLEMENT DE DÉFAUTS OSSEUX ET À L'INGÉNIERIE TISSULAIRE

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : N4955 v1

Bioactivité
Verres bioactifs

Auteur(s) : Jonathan LAO, Jean-Marie NEDELEC

Relu et validé le 01 oct. 2020

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RÉSUMÉ

Les verres bioactifs constituent un cas unique : ce sont les premiers matériaux synthétiques ayant démontré leur capacité à se lier de façon forte avec les tissus, osseux en particulier. Après une définition de la bioactivité et une présentation des mécanismes sous-jacents, l'article présente les différentes techniques d'élaboration et de mise en forme de ces matériaux autorisant un contrôle multi-échelle. Enfin, sont proposées les principales applications des bioverres.

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Auteur(s)

  • Jonathan LAO : Maître de conférences Laboratoire de Physique Corpusculaire CNRS/IN2P3 UMR 6533, Université Blaise Pascal, Aubière, France

  • Jean-Marie NEDELEC : Professeur Institut Universitaire de France Institut de Chimie de Clermont-Ferrand, UMR CNRS 6296, École Nationale Supérieure de Chimie de Clermont-Ferrand, Aubière, France

INTRODUCTION

Le principe d'« inertie biologique » a longtemps présidé à la conception des matériaux destinés à être implantés en milieu vivant : ce principe préconise de réduire au maximum la réponse engendrée par l'introduction d'un corps étranger dans l'organisme. Pourtant, afin d'améliorer l'intégration de l'implant, il peut être souhaitable que celui-ci interagisse positivement avec les tissus hôtes. C'est le cas des matériaux bioactifs, capables d'accélérer la réparation tissulaire. Au premier rang, en termes de bioactivité, se situent les verres bioactifs.

Les verres bioactifs ou bioverres trouvent leur utilisation principale dans la réparation des tissus osseux. Dans ce domaine, la principale limitation des implants est la faible résistance mécanique de l'interface avec les tissus environnants. Les verres bioactifs répondent élégamment à ce problème grâce à l'établissement par réactions physico-chimiques d'une continuité avec les tissus, recréant ainsi une interface naturelle. Les verres bioactifs ont également la propriété d'être résorbables, disparaissant à mesure qu'ils sont substitués par le tissu néoformé. De plus, les produits ioniques issus de leur dissolution peuvent avoir un effet bénéfique sur le mécanisme de réparation par les cellules osseuses. Cet ensemble de caractéristiques démontre les capacités d'ostéo-intégration absolument remarquables des bioverres, parfois même supérieures aux autogreffes.

Nous évoquerons dans le détail les facteurs déterminant la bioactivité dans les verres, qui est liée autant à leurs structure et morphologie qu'à leur composition. Ces paramètres étant aisément ajustables par procédé de fusion et plus encore par le procédé sol-gel, il en résulte que la bioactivité dans les verres peut être contrôlée finement et adaptée à une grande variété d'applications. Malgré tout, et en dépit de quelques succès cliniques et commerciaux importants, les verres bioactifs ne restent que modérément utilisés par les praticiens, principalement pour des raisons de mises en forme qui seront abordées dans cet article.

Il n'en demeure pas moins vrai que le futur de la régénération osseuse est en partie lié à l'essor des verres bioactifs, que ce soit sous forme de supports pour la reconstruction de greffons tissulaires in vitro, ou comme constituants de nouveaux matériaux composites et hybrides mimant de mieux en mieux l'os.

Dans le premier paragraphe de cet article, nous définirons la notion de bioactivité (§ 1.1) et préciserons les mécanismes mis en jeu dans le cas des bioverres (§ 1.2). Le deuxième paragraphe présentera les différents procédés d'élaboration possibles pour ces matériaux (§ 2.1 et § 2.2) et les méthodes pour obtenir une structuration à l'échelle nanométrique (§ 2.3). Seront ensuite présentés les domaines de recherche les plus récents concernant la préparation de supports macroporeux (§ 2.4) et de matériaux composites et hybrides à base de bioverres (§ 2.5), puis l'élaboration de verres dopés et l'influence des produits de dissolution seront évoquées (§ 2.6). Enfin, dans le troisième paragraphe, les diverses applications des bioverres seront présentées.

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-n4955


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1. Bioactivité

1.1 Matériaux bioactifs

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1.1.1 Définition

Lorsque l'on parle de « biomatériaux », c'est-à-dire de « matériau[x] utilisé[s] dans un dispositif médical et conçu[s] pour interagir avec les systèmes biologiques » , les termes « bioactif » et « bioactivité » renvoient à la capacité du matériau à induire une réponse biologique spécifique à l'interface. Plus précisément, un matériau bioactif est défini par rapport aux conséquences finales qui résultent du processus de bioactivité   :

La bioactivité correspond à la propriété particulière que possède un matériau d'engendrer, par une succession de réactions de surface, une liaison intime à l'interface avec les tissus hôtes.

Les matériaux bioactifs tentent de recréer une interface naturelle et « leurrent » l'organisme ...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WILLLIAMS (D.F.) (Éd.) -   Définitions in biomaterials.  -  Elsevier, New York (1987).

  • (2) - KOKUBO (T.) -   Bioactive glass ceramics : properties and applications.  -  Biomatérials, 12, p. 155-163 (1991).

  • (3) - HENCH (L.L.), WILSON (J.) -   Introduction to bioceramics.  -  HENCH (L.L.) and WILSON (J.) editors, World Scientific (1993).

  • (4) - CHAPPARD (D.) -   Modelage et remodelage au cours de l'ostéo-intégration.  -  Rev. Stomatol. Chir. Maxillofac. Chir. Oral, 114, p. 159-165 (2013).

  • (5) - JONES (J.R.), HENCH (L.L.) -   Biomedical materials for new millenium : perspective on the future.  -  Materials Science and Technology, 17(8), p. 891-900 (2001).

  • (6) - KOKUBO (T.), TAKADAMA (H.) -   How useful is SBF in predicting bioactivity ?  -  Biomaterials,...

1 Brevets

JALLO (E.), LAO (J.), NEDELEC (J.-M.), SAUTIER (J.-M.) et ISAAC (J.). – Verres bioactifs dopés en strontium. PCT/FR2008/000985.

HILL (R.-G.) et STEVENS (M.M.). – Bioactive Glass. WO2007144662 A1.

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

ISO/FDIS 23317:2007(E) (2007), Implants for surgery – In vitro evaluation for apatite-forming ability of implant materials

HAUT DE PAGE

3 Annuaire

HAUT DE PAGE

3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs

Entreprises commercialisant ou distribuant des implants à base de bioverre

En France :

Noraker : http://www.noraker.com

Biomet 3i : http://biomet3i.fr

À l'étranger :

NovaBone Products LLC : http://www.novabone.com

BonAlive Biomaterials : http://www.bonalive.com

...

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