Composites organiques-inorganiques pour la substitution et la réparation osseuse : concepts, premiers résultats et potentialités

Organic-inorganic composites for bone substitute and bone repair applications: concepts, first results and potentialities

¹ INSA de Lyon, MATEIS, UMR CNRS 5510, 69621 Villeurbanne Cedex, France
² Institut Universitaire de France, 103, Bd. Saint-Michel, 75005 Paris, France

Résumé

Ce document présente un très bref aperçu de l'intérêt des matériaux composites organique – inorganique pour la substitution et la réparation osseuse. Deux types de composites sont présentés. Dans une première partie, des matériaux poreux en céramique ou bio-verre élaborés par la technologie des poudres sont imprégnés par un polymère. Cette imprégnation se traduit par une forte augmentation de l'énergie à la rupture du squelette céramique, permettant de limiter le risque de rupture fragile. L'augmentation des propriétés mécaniques des substituts osseux céramiques par une phase polymère peut être mise en regard des mécanismes de renforcement présents dans l'os et du rôle du collagène sur la ténacité de celui-ci. Dans une deuxième partie, des composites denses sont élaborés par des technologies de plasturgie, qui permettent de réaliser des produits de formes complexes. Les phases polymères et céramiques sont ici choisies pour leurs caractères respectifs résorbable et ostéo-inducteur. Ces composites permettent la création rapide d'hydroxyapatite à leur surface et accélèrent la guérison osseuse. A terme, ils sont résorbés. Ces deux exemples démontrent les potentialités de tels multi-matériaux architecturés pour la réalisation de substituts osseux plus résistants mécaniquement et apportant de nouvelles fonctionnalités, ainsi que pour la production de produits d'ostéosynthèse favorisant les processus de guérison osseuse.

Abstract

Here we show a brief outline of organic-inorganic composites for bone substitute and bone repair applications. Two types of composites are presented. In a first strategy, porous ceramics and bioactive glasses processed by sintering methods are impregnated by a polymer. The strong improvement of the mechanical properties of the ceramic scaffolds by a polymer phase can be linked to the one present in bone with the role of collagen on bone toughness. In a second strategy, a bioresorbable polymer and an osteo-inductive glass-ceramic in the form of fillers are chosen to process bone repair devices by polymer technologies (injection). The two examples presented show that architecture, multi-functional inorganic-organic composites can be processed for the development of devices able to improve bone regeneration processes.