Brevet FR2646084A1 — publié le 19901026

MATERIAU BIOREACTIF DE REMPLISSAGE DE CAVITES OSSEUSES DQAINE TECHNIQUE L'invention concerne un matériau bioréactif destiné à boucher les cavités osseuses, résultant par exemple de l'extraction d'une dent ou d'autres lésions (il se présente généralement sous forme de particules de bioverre) . ETAT DE LA TECHNIQUE On sait que des produits comme l'hydroxylapatite dense ou poreux, le phosphate tricalcique ou les bioverres peuvent être utilisés sous forme de granulés comme matériau de remplissage pour des lésions osseuses tels que poches périodontales, sites d'extraction, lésions cystiques, défaut osseux... Dans le cas du remplissage de cavités osseuses, le rôle de ces granulés, notamment d'hydroxylapatite, est d'agir comme matrice en vue d'une restaura- tion et d'une croissance osseuses accrues. Il a ainsi été démontré que le tissus osseux croît à l'intérieur du squelette de particules, mais malheureusement cette croissance est généralement limitée aux particules situées à proximité immédiate des parois de la cavité osseuse, les autres particules s'entourant de tissus fibreux (ou fibriles ne générant pas de tissus osseux) et présentant ainsi une masse solide. Ainsi, l'ostéogénèse se fait par ostéoconduction en enrobant les particules qui ne réagissent au mieux qu'en surface. En conséquence, quand lesdites particules sont mises en place dans une cavité, par exemple un site d'extraction, elles peuvent migrer dans les tissus mous adjacents, et se trouver fixées dans des endroits impropres. Ceci peut entraîner des complications telles que dysaesthérie ou paraesthésie du nerf..., douleur, infection, perforation de la gencive et perte de particules. Pour ces raisons, le développement de l'emploi de particules telles que celles d'hydroxylapatite, passe par l'amélioration de leur propriétés de mise et de tenue en place. Ceci peut être obtenu par l'emploi d'artifices tels que mise en place à l'aide d'enveloppes résorbables, colles, collagène ou ses dérivés, fibrines adhésives etc... Ainsi, le remplissage de la cavité devient, après ostéogénèse, un composite de tissus osseux, fibreux et d'apatite ou de bioverre qui a des propriétés mécaniques insuffisantes, inférieures à celles de l'os. En particulier, l'insertion d'implants dans un tel composite risque de présenter des défauts de compatibilité, de solidité ou de rigidité dans le temps. De plus, la présence de particules dans les tissus voisins n'est pas souhaitable. Pour pallier ces inconvénients, la demanderesse a recherché un matériau bioréactif de remplissage tel que l'ostéogénèse se fasse par ostéostimulation, c'est-à-dire qu'une ossification ait lieu de l'intérieur sans contact même avec 1'os de la cavité. Ce matériau est actif, entraîne la formation de tissus osseux et est tel qu'il est remplacé progressivement et rapidement par du tissu osseux, sans la formation de tissus fibreux. Ainsi après disparition du matériau, on obtient une masse homogène avec le tissu osseux voisin et se prêtant par exemple parfaitement aux implantations ultérieures de prothèses. Par ailleurs, la demanderesse a recherché un matériau d'application facile, dont les particules restent en place dans la cavité, en jouant sur les tensions de surface, en particulier sur les états de surfaces des granulés, en évitant ainsi l'emploi d'artifices. DESCRIPTION DE L'INVENTION L'invention est un matériau de remplissage de cavités osseuses sous forme de particules, caractérisée par l'emploi, en combinaison, d'un verre bioréactif, sous forme de particules anguleuses ayant une granulométrie telle qu'au moins 95% desdites particules soient comprises entre 150 et 500 rm. La demanderesse a donc utilisé des verres bioréactifs qui habituellement ne contiennent pas de produits fluorés. Ils contiennent généralement SiO2, Na2O, P205, un oxyde alcalino-terreux, comme CaO. La présence de bore et d'alumine n'est pas souhaitable. La présence de produits fluorés tel que CaF2 est plutôt néfaste car elle freine la réaction; cependant, si le verre en contient on en compense les effets en ajoutant un produit boré tel que B203. La composition du verre est de préférence comprise dans les fourchettes suivantes (en % en poids): SiO2 40-55 42-48 Na20 10-32 14-28 P205 0-12 0-10 CaO 10-32 20-29 Le matériau doit être sous forme de poudre constituée de particules anguleu- ses, ayant des arêtes vives et un profil irrégulier. De plus, la taille des particules doit être comprise entre 150 et 500 pm et de préférence entre 280 et 425 pm, c'est-à-dire que 95% de la poudre doivent être retenus sur un tamis dont le vide de maille est égal à la limite inférieure préconisée et 95% de la même poudre doivent passer à travers un tamis dont le vide de maille est égal à la limite supérieure préconisée. Ces caractéristiques de formes sont essentielles pour pouvoir utitiser les bioverres décrits ci-dessus avec les résultats recherchés. Si par exemple les particules sont trop grosses, la disparition des granulés est exagérément retardée, l'ossification devient très lente et présente des lacunes. Au contraire, si les particules sont trop fines, lesdites particules peuvent moins servir de squelette pour la croissance de tissus osseux, du fait de leur dissolution trop intense. En général, les particules selon l'invention ont été implantées dans des chiens, puis des échantillons ont été prélevés après 1, 2 et 3 mois; après traitement de fixation, ils ont été découpés au microtome et préparés pour être observés par microscopie et analysés. Avec un matériau selon l'invention, la demanderesse a constaté de façon inattendue que, non seulement le tissu osseux se développe à partir de la paroi de la cavité osseuse et détruit les particules de la poudre, sans qu'il apparaisse de tissus fibreux gênant et en formant un squelette osseux, mais encore, que les particules situées au centre de la cavité, donc sans contact avec les parois, s'ossifient simultanément à partir de leur centre. A l'intérieur desdites particules, il se forme une excavation par désintégration et dissolution de la partie centrale sous l'action du liquide physiologique, et on note d'abord la présence de cellules macrophage, histiocytes, fibroblasts, plasma, lymphocytes. Ces excavations centrales sont reliées à l'extérieur par de petits conduits. Cependant, sur la paroi de l'excavation formée, s'étend du tissu osseux recouvert par une couche de tissu ostéolde et une bande de cellules actives ostéoblastes et même un bon nombre de ces excavations sont déjà pratiquement remplies de tissu osseux. Il n'y a pas de liaison directe entre le tissu osseux se développant au centre des particules et le tissu osseux extérieur. Une explication peut être que les particules implantées sont exposées à l'action du liquide physiologique; ce dernier opère une dissolution et pénètre à l'intérieur desdites particules par l'intermédiaire de défauts de surface ou de microfissures, dues au procédé de fabrication du granulé, accessibles audit liquide; des cellules de phagocytose se développent rapidement et il se produit des changements locaux de composition du verre et de pH, qui sont favorables à l'ostéogénèse. Cela signifie que le granulé de remplissage est ostéostimulant dans les conditions spécifiques et limitées de l'invention. En fin d'évolution on obtient ainsi, dans la cavité osseuse, une matière de remplissage également osseuse, liée par soudure chimique à la paroi de ladite cavité; ce remplissage a donc les propriétés de l'os et peut être utilisé dans les-mêmes conditions que l'os voisin. De plus, on ne constate pas de migration de particules dans les tissus de chair avoisinant la cavité osseuse. Le matériau selon l'invention permet donc d'obtenir une ossification beaucoup plus rapide puisqu'elle se fait non seulement à partir de la paroi de la cavité en enrobant les particules, mais également et simultanément dans la masse par l'intérieur des particules. Ledit matériau n'est pas stable, il est au contraire actif, il est stimulateur et entraîne la formation du tissu osseux de préférence par ostéostimulation. Par ailleurs, l'état de surface rugueux des granulés, dû à leurs caractéristiques de forme, agit de façon agglutinante ou imbriquante et est tel que le matériau est d'application facile, les particules restant en place dans la cavité en s'agglutinant entre elles et en s'agrippant aux parois de la cavité osseuse. Bien entendu, pour des applications particulières, il est possible d'utiliser des colles ou autres artifices de mise en place. D'une façon habituelle on obtient le matériau selon l'invention en préparant tout d'abord un mélange de poudres comprenant de la silice, un oxyde alcalino terreux (de préférence CaO et/ou MgO), un carbonate pour introduire l'alcalin au moins en partie (on utilise de préférence le carbonate de sodium), un phosphate ou phosphate acide pour introduire P205 (de préférence H Ca P04). On fond ce mélange et on le coule sous forme de pièces, habituellement de petits cylindres. Ces pièces sont ensuite réduites en poudre par tous moyens permettant de donner des particules fissurées, rugeuses ayant de très nombreux angles vifs. On emploie de préférence le concassage et/ou le broyage, par exemple en mortier, à marteau, à barre. Puis on réalise la coupe granulométrique souhaitée par exemple par passage sur tamis vibrants. EXEMPLES Pour illustrer l'invention, on a comparé un matériau selon l'invention à d'autres matériaux ne répondant pas aux conditions. Exemple 1 Cet exemple illustre l'invention. On est parti d'un mélange de poudres contenant (% poids): SiO2 45% CaO 24, 5% Na20 24,5% P205 6% Ce mélange a été fondu et coulé sous forme de petits cylindres qui ont été ensuite broyés au marteau. On a ensuite réalisé une coupe granulométrique entre 300 et 425 pm à l'aide de tamis. Les granulés obtenus ont été implantés dans des cavités osseuses de chiens; ces cavités sont soit dues à des extractions de dents, soit des cavités créées chirurgicalement, soit des cavités pathologiques, soit des lésions paradontales, L'implantation a duré 3 mois, après quoi des échantillons ont été prélevés et des coupes faites et préparées pour être examinées. On note tout d'abord que les particules sont très bien restées en place dans la cavité. On a également observé que le centre de la plupart des particules situées dans la masse a été désingétré et dissout, et remplacé par des cellules fibreuses et mesenchymales. De plus, on ne note pas d'inflammation, ni de migration de particules dans les tissus adjacents. On note également dans ces particules la présence de tissus osseux recouvert par une couche d'ostéolde et une pellicule d'ostéoblasts qui permettent la croissance dudit tissu osseux. Une grande quantité de ces particules sont pratiquement remplies de tissus osseux sans qu'on note de liaison avec le tissu osseux obtenu par croissance externe (ostéoconduction) à partir des parois de la cavité osseuse. Exemple 2: Cet exemple montre les résultats imparfaits obtenus avec un granulé comportant un excès de grosses particules (supérieures à 500 im). Les conditions d'expérimentation sont identiques à celles de l'exemple 1; seule la coupe granulométrique a été choisie plus grosse en utilisant des tamis de 425 et 850 pm. Dans ce cas, on note toujours une croissance externe du tissu osseux, à partir de la paroi de la cavité osseuse, entre les particules et le long de leurs surfaces. Au centre de la cavité, lesdites particules sont entourées de tissus fibreux, consistant en fibres collagènes entassées de façon dense. Les grosses particules ne montrent pas de désintégration centrale avec résorbtion ou dissolution de verre et substitution par du tissu osseux. Il n'est cependant pas impossible que l'ossification de ces grosses particules se produise après des durées d'implantation beaucoup plus longues. Seuls les grains les plus fins de cette coupe montrent ce phénomène d'ostéostimulation. Exemple 3: Il illustre les résultats imparfaits d'implantation dûs à l'emploi de granulés trop fins. Les conditions d'expérimentation sont identiques à celles de l'exemple 1; seule la coupe granulométrique a été choisie plus petite, en utilisant des tamis de 212 et 300 ym. On note également dans ce cas une croissance externe du tissu osseux par ostéostimulation à partir de la paroi de la cavité et entre les particules, lequel tissu enrobe et se soude auxdites particules. Au centre de la cavité osseuse, les particules sont entourées de tissus fibreux. Seules les plus grosses particules montrent une désintégration centrale avec substitution de leur coeur par les cellules décrites dans l'exemple 1, et par du tissu osseux. 2646 0-8 4 -7 REVENDICATIONS 1. Matériau de remplissage de cavité osseuse sous forme de particules, caractérisé par l'emploi en combinaison d'un verre bioréactif, sous forme de particules anguleuses ayant une granulométrie telle qu'au moins 95% desdites particules soient comprises entre 150 et 500 pm. 2. Matériau selon la revendication 1, caractérisé en ce que 95% des particu- les sont comprises entre 280 et 425 pum. 3. Matériau selon l'une quelconque des revendicatins L ou 2, caractérisé en ce que la composition du verre bioréactif est la suivante (en % poids) : SiO2 compris entre 40 et 55% et de préférence entre 42 et 48% NaO2 compris entre 10 et 32% et de préférence entre 14 et 28% P205 compris entre O et 12% et de préférence entre O et 10% CaO compris entre 10 et 32% et de préférence entre 20 et 29%. 4. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les particules sont actives et produisent une ostéostimulation. 5. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les particules ont un état de surface agissant de façon agglutinante. 6. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les particules anguleuses, sont obtenues par fusion d'un verre, solidification, concassage et/ou broyage. 7. Matériau selon la revendication 6, caractérisé en ce que le broyage est un broyage à marteau. 8. Matériau selon l'une quelconque des revendications -1 à 7, caractérisé en ce que les particules présentent des défauts de surface. 9. Matériau selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que les particules présentent des microfissures.