Brevet FR2619720A1 — publié le 19890303

Insertions osteoplastiques constituées par de l'hydroxy-apatite La présente invention se rapporte à de l'hydroxy-apatite frittée en forme de colonne, qui est traversée par au moins un tube capillaire en direction verticale, destinée à être utilisée comme insertion ostéoplastique. Les matériaux biologiques utilisés pour les os et dents artificiels doivent être bio-affinés et présenter une résistance mécanique appropriée. Ces dernières années, on en est venu & utiliser des matières céramiques comme l'alumine, la porcelaine et l'hydroxy-apatite comme insertions pour des racines artificielles et des lésions osseuses. Parmi ces matières, l'hydroxy-apatite est le principal constituant de l'os et c'est une matière fort appropriée, du fait qu'elle est caractérisée par une adhérence directe a l'os et par son adaptation aux tissus biologiques. Par exemple, lorsqu'on remplit une lesion osseuse de granules d'hydroxyapatite poreuse obtenus en mettant en forme de l'hydroxy-apatite traitée thermiquement avec de l'eau oxygénée et en frittant la masse formée à 1. 200'C, on observe un os neoplastique sur toute la région des granules d'hydroxy-apatite poreux de remplissage, ainsi que dans leurs micropores. Cependant, on a indiqué que, lorsqu'on mettait en place des granules d'hydroxy- apatite de remplissage densifiés, l'os néoplastique ne se formait que dans la zone marginale de la région remplie, et que l'on ne trouvait pas d'os néoplastique dans sa zone centrale. Cela indique que l'hydroxy- apatite poreuse est supérieure à l'hydroxy-apatite densifiée en ce qui concerne la formation d'os néoplastique. On a également constaté qu'il en est de même pour des blocs d'hydroxy-apatite. Cependant, on indique que les blocs d'hydroxy-apatite utilisés ont une résitance mécanique (résistance à la compression) de 173,1 kg/cm2 (pour une microporosité de 55%) et 313,9 kg/cm2 (pour une microporosite de 35%). Ainsi, la résistance mécanique est faible. On sait, de façon générale, que le frittage augmente la résistance mécanique d'agrégats de poudre, mais diminue l'aire totale de la surface, la microporosite et leur absorption d'eau. Si l'on fritte l'hydroxy-apatlte, qui est une matière d'une bio- affinité élevée, à des températures élevées en cherchant à obtenir une résistance mécanique suffisante, elle perd sa bio- affinité en raison d'une diminution de microporosité. Ainsi, un problème posé par le développement d'insertions ostéoplastiques d'hydroxy-apatite est celui de l'obtention d'un corps fritte présentant à la fois une bio-affinité et une résistance mécanique excellentes. Pour résoudre ce problème, on a effectue diverses recherches concernant des perfectionnements a un procédé de frittage o l'on effectue le frittage par une compression isotrope à chaud suivant un préfrittage à une pression normale; l'addition de liants pour diminuer la température de frittage, comme des phosphates de strontium, de calcium et de baryum, du verre bioactif et du verre azoté; l'utilisation de substrats frittes comme des combinaisons frittees titane/apatite, de fostérite, d'apatite densifiee et de zircone, que l'on applique aux surfaces avec l'hydroxy- apatite; l'imprégnation de céramiques poreuses avec des ions de calcium et de phosphore; et le frittage d'hydroxy-apatite de remplissage. Cependant, même maintenant, on utilise des hydroxy-apatites densifiées et poreuses sélectivement, selon l'objectif particulier. Ainsi, on utilise la première comme insertion ostéoplastique pour un emplacement auquel une force est appliquée, et l'on utilise la seconde comme insertion ostéoplastique pour un emplacement auquel aucune force n'est appliquée. La présente invention a pour objet une hydroxy- apatite poreuse présentant une plus forte résistance mécanique que l'hydroxy-apatite poreuse classique et pouvant être utilisée comme insertion pour des lésions ostéologiques, sans tenir compte de l'application d'une force a l'os. Selon la présente invention, on atteint l'objectif précité grâce à une insertion osteoplastique caractérisée par l'utilisation d'hydroxy-apatite frittée en forme de colonne traversée par au moins un tube capillaire en direction verticale. Une extrudeuse est prévue à sa sortie avec un moule cylindrique, et un nombre quelconque de tubes capillaires d'une dimension quelconque s'étendent à travers une plaque de protection ou sous-protection interposée entre l'extrudeuse et le moule. Enfin, on malaxe l'hydroxyapatite finement pulvérisée avec de l'eau, avec ou sans liant, pour obtenir une dureté appropriée, et on l'introduit dans l'extrudeuse à travers laquelle on extrude l'apatite en chauffant et sous haute pression. On retire l'extrudat au méme débit que celui d'extrusion au moyen d'une machine d'extraction, et on le découpe, tout en le refroidissant, à une longueur prédéterminée, de sorte qu'on obtient facilement une colonne d'hydroxy-apatite comportant n'importe quel nombre de tubes capillaires la traversant en direction verticale. On fritte l'hydroxy-apatite sous forme de colonne à 800'C à 1.500'C, de préférence à 1.000 à 1.200 C, ce qui la rend poreuse et lui donne une résistance mécanique accrue atteignant 1.000 kg/cm2 ou plus. Cette hydroxy- apatite s'est avérée appropriée pour être utilisée comme insertion ostéoplastique. La microporosité d'un certain corps est exprimée en termes de V1/V_, o V. est le volume total des pores du corps et V2 le volume total du corps, y compris les micropores. Par suite, on considère que la microporosité de l'hydroxy-apatite frittée et moulée utilisée dans le cadre de la présente invention est largement déterminée par le diamètre et le nombre de tubes capillaires verticaux de la colonne moulée, et que sa résistance mécanique est déterminée par la température de frittage et la porosité. Cependant, lorsqu'on l'utilise pour des insertions osteoplastiques, on remarque que les colonnes frittées et moulees ayant la même microporosité ont des effets différents sur la formation d'os néoplastique, selon les diamètres des tubes capillaires qui les traversent, du fait que la matière néoplastique se forme autour de la zone marginale comblée de l'hydroxy-apatite, ainsi que dans ses micropores. Par suite, la température de frittage, la microporosité et les diamètres des tubes capillaires devant les traverser peuvent être choisis 1Oselon la nature désirée de l'insertion ostéoplastique. Par exemple, lorsqu'on effectue le frittage & 1.000'C et 1.200'C avec une colonne d'hydroxy-apatite ayant une hauteur de 3 mmn et un diamètre de 3 mm, pourvue verticalement de 90 trous traversants d'un diamètre de 15150 microns, les corps frittés ont une résistance mécanique non inférieure à 1.000 kg/cm2 et 2.000 kg/cm2, respectivement, avec une microporosité de 0,22. Ces chiffres indiquent que l'hydroxy-apatite obtenue a une resistance mécanique bien supérieure à celle de 201'hydroxy-apatite precitée traitée par l'eau oxygénée. Si le corps d'hydroxy-apatite fritté sous forme de colonne a un diamètre supérieur à 100 microns et une hauteur supérieure à 10 microns, et est traversé par des tubes capillaires d'au moins 10 microns de diamètre, on peut alors le constituer par moulage mécanique comme on le désire. Ainsi, la dimension du corps moule, le diamètre et le nombre des tubes capillaires, et la température de frittage, peuvent être choisis selon la forme de l'os auquel on applique 301'insertion et l'objectif particulier. On peut insérer les corps d'hydroxy-apatite frittés préparés de cette manière dans des lésions ostéologiques sans tenir compte de l'application d'une charge à l'os, du fait qu'ils présentent une résistance mécanique élevée, malgré leur microporosité, et qu'ils permettent à l'os néoplastique de se former effectivement. Par suite, on peut les appliquer, comme insertions ostéoplastiques en n'importe quel site osseux. Les corps d'hydroxy-apatite obtenus par frittage et moulage de corps en forme de colonne traversés par n'importe quel nombre de tubes capillaires. reçoivent une résistance mécanique et une microporosité deésiréee par le choix du diamètre et du nombre de tubes capillaires et de la température de frittage. Il est ainsi possible d'obtenir facilement de l'hydroxy- apatite microporeuse et d'une résistance mécanique élevée. Cette hydroxyapatite sert d'insertion ostéoplastique ayant une résistance mécanique élevée et et une meilleure bio-affinité. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description détaillée qui va suivre. On va décrire à présent l'invention en détail sur un exemple d'exécution non limitatif. On fritte une colonne d'hydroxy-apatite d'un diamètre de 1 mm et d'une hauteur de 1 mm, traversée par 550 tubes capillaires de 20 microns de diametre, a 1.00'C pour obtenir des granules d'hydroxy-apatite frittés présentant une résistance mécanique de 1.000 a 1.500 kg/cm2, que l'on entasse alors dans un alesage formé dans un os maxillaire de chien à des fins d'essai. Comme témoin, on introduit de même des granules d'hydroxyapatite obtenus par frittage d'une colonne d'hydroxy-apatite sans capillaires d'un diamètre de 1 mm et d'une hauteur de 1 mmn à 1.000'C. Lorsque trois mois se sont écoulés, on observe les deux sites remplis au microscope électronique. Il s'avère qu'il s'est formé beaucoup plus d'os néoplastique dans le site rempli pour l'expérience d'essai que pour l'expérience-témoin. Selon le procédé par lequel on utilise des corps d'hydroxy-apatite frittés en forme de colonne traversés par au moins un tube capillaire comme insertions ostéoplastiques, il est possible de choisir arbitrairement la résistance mécanique et la microporosité des insertions ostéoplastiques, que l'on peut facilement préparer. En outre, les corps frittes obtenus ont une résistance mécanique élevee malgré leur microporosité et peuvent âtre appliqués en n'importe quel site osseux avec une bio-affinité améliorée; en d'autres termes, la présente invention procure des insertions ostéoplastiques présentant une résistance mécanique élevée et une bio-affinité améliorée. Revendication Insertion osteoplastique constituée par de l'hydroxy-apatite frittée en forme de colonne, et au moins un tube capillaire traversant ladite hydroxy- apatite frittée en forme de colonne en direction verticale.