Brevet FR2706308A1 — publié le 19941223

PROTHESES ORTHOPEDIQUES ET CIMENT DE SCELLEMENT BIOLOGIQUE EN NACRE La présente invention concerne un produit obtenu après traitement spécifique de la nacre, destiné a modifier la structure physico chimique et à en supprimer les manifestations antigéniques de telle manière qu'il puisse être utilisé pour fabriquer des prothèses orthopédiques en ciment de D scellement biocompatibles, en chirurgie orthopédique, craniofaciale, odontologique, maxillo faciale et radiologique interventionnelle. La nacre provient de test de mollusques aquatiques dont la structure physicochimique comporte outre une partie minérale représentant 98% de la masse totale, sous forme de biocristaux, une partie organique composée de LU protéines fibreuses et non fibreuses, solubles et non solubles possédant une spécificité génique rendant impropre son utilisation en l'état chez l'animal et chez l'homme. En effet, le biomatériau utilisé tel quel se comporterait comme une xénogreffe et manifesterait dans un temps variable son caractère antigénique avec réaction immunologique défavorable qui en provoquerait le rejet. Or, on a trouvé un procédé physique et chimique qui permet d'insolubiliser la fraction soluble des protéines, d'en tanner la partie superficielle et d'empêcher les manifestations tissulaires de rejet. De préférence la nacre provient du test nacré de mollusques aquatiques, ZU bivalves, céphalopodes et gastéropodes, tels que la Pinctada Maxima, Pinctada Margaritifera, la Conque, le Buccin, le Nautile, etc... ou tout autre mollusque dont le test contient de la nacre. L'exemple suivant illustre le comportement du matériau selon l'invention utilisé en chirurgie. Des implants cylindriques de 10 mm de long et de 4mm de diamètre ont été placés dans des cavités adéquates situées dans le fémur du chien Beagle. Les uns ont été réalisés à partir de 2V 2706308 nacre décontaminée et stérilisée, les autres ont été réalisés à partir du matériau selon l'invention obtenu après traitement spécifique. Dans les premiers cas on a observé dans des délais variables qui n'excédaient pas 30 jours, des réactions immunologiques qui ont abouti à l'expulsion de tous les implants. Dans le deuxième cas pour tous les implants réalisés dans le. matériau selon l'invention on a noté radiologiquement l'absence de zone radioclaire entre l'os receveur et les implants, cliniquement une ostéointégration parfaite entre l'os receveur et les implants matérialisés par une rigidité de ces derniers, histologiquement par la mise en évidence U d'une brasure existant à l'interface os-implant. Cet exemple montre à l'évidence que seul le matériau selon l'invention se soude de façon irréversible au tissu osseux receveur. Le matériau selon l'invention est obtenu après un traitement spécifique chimique et hydrothermique, en atmosphère saturée sous pression de 2 Bars. l1 Le matériau ainsi obtenu est rincé sous courant d'eau déminéralisée et séché sous vide par paliers thermiques jusqu'à 100 . A partir de là, le matériau selon l'invention peut être stérilisé par rayonnement gamma à 2,5 Mégarad. Le matériau selon l'invention peut être utilisé sous forme compacte, ZU sous forme de poudre avec une granulométrie comprise entre 50 et 100 microns ou sous forme combinée de poudre mélangée à du collagène d'origine animale, soit sous forme plastique ou sous forme d'éléments préfabriqués, séchés, de configurations et de tailles variables. Le matériau selon l'invention peut être mélangé extemporanément ou préfabriqué avec d'autres composants organiques tels que le plasma, les facteurs de coagulation, les éléments figurés du sang, le fibrinogène, la fibrine ou tout autre produit d'extraction humaine ou animale. Le produit sous sa forme pulvérulente ou plastique possède des propriétés adhésives qui le rendent apte à être associé à d'autres :U matériaux tels que par exemple des métaux ou des polymères organiques. Le matériau selon l'invention peut donc être utilisé comme ciment biologique de scellement pour toutes prothèses telles que prothèse de hanche, de genou sans que cette liste soit limitative. Le matériau selon l'invention peut être utilisé comme enduit sur certains métaux pour en augmenter l'adhésion avec le tissu osseux. On peut considérer comme particulièrement intéressant le comportement du matériau selon l'invention qui sous forme compacte réalise une fusion physico chimique avec l'os receveur et une fois l'ostéointégration achevée ne subit aucune altération structurelle dans le temps, alors que sous sa IU forme pulvérulente plastique ou combinée, il présente non seulement des propriétés adhésives-avec l'os ou les métaux ou tous autres matériaux, mais encore des propriétés hémostatiques et eutrophiques matérialisées par un arrêt des suffusions hémorragiques lors de sa mise en place sur le site opératoire et une cicatrisation muqueuse accélérée. En outre il provoque j1 des réactions enzymatiques locales qui conduisent à sa transformation totale en tissu osseux. Les descriptions suivantes illustrent l'utilisation du matériau selon l'invention sans que ces exemples soient limitatifs, il appartient à l'homme de métier de mettre en oeuvre le matériau selon l'invention toutes les fois o il aura besoin de prothèses orthopédiques ou de ciment biologique ou de toutes autres utilisations en chirurgie ou médecine animale et humaine. Le matériau selon l'invention sous sa forme compacte peut prendre la 2b forme d'un plateau tibial, de condyle fémoral, de cavité cotyloïde, de l'articulation de la hanche, de tête humérale, d'aile illiaque, d'os de la voute cranienne, de vis. Il peut sous sa forme pulvérulente combinée au collagène ou autres et séchée, constituer des chevilles de fusion inter- vertébrale, de coin d'ostéotomie d'ouverture, de bouchon de cavités de jU trépanation osseuse, kystique, ou tumorale. b L'exemple suivant illustre l'utilisation du produit selon l'invention sous forme de ciment biologique de scellement dans le cas d'une arthroplastie totale de la hanche. Depuis plus de 20 ans les prothèses de hanches sont scellées par des ciments chirurgicaux dont le plus utilisé est le métacrylate de méthyle, IU matériau plastique qui en durcissant réalise un ancrage entre le métal et la corticale osseuse du fémur dans lequel est implantée la prothèse. Plus récemment on a proposé des prothèses métalliques conçues de façon à réaliser un ancrage biologique sans ciment. Dans le cas des ciments acryliques, plusieurs auteurs ont attiré l'attention sur les inconvénients 1j de ces derniers: diffusion du monomère dans la circulation, propriétés mécaniques médiocres, manque d'élasticité, vieillissement. Mais l'inconvénient majeur réside dans le fait que le durcissement lors de la prise s'accompagne d'une réaction exothermique et chimique provoquant dans un nombre non négligeable de cas une nécrose osseuse intéressant la zu corticale fémorale, ce qui aboutit à la mobilité de la prothèse, augmenté d'un risque infectieux nécessitant l'éradication du ciment et une arthroplastie de reprise. Le matériau selon l'invention sous sa forme pulvérulente a été utilisé lors d'une arthroplastie totale de la hanche vierge pour coxarthrose avec pose d'une prothèse à appui trochantéro diaphysaire. Le ciment de scellement est réalisé extamporanément avec 20 g du produit selon l'invention sous sa forme pulvérulente auquel on ajoute de manière fractionnée de sang total provenant du patient de façon à obtenir une pâte de consistance crémeuse. Le fémur est préparé par résection de la tête U à la base du col au dessus du petit trochanter à l'aplomb interne du grand trochanter à l'aide d'une scie oscillante. Le cotyle est préparé pour recevoir le composant acétabulaire composé de la cupule cotyloïdienne. Le canal médullaire est ajusté par des rapes fantômes de l'implant et rempli par le ciment biologique préalablement préparé. La queue de la prothèse est g 2706308 également induite de ciment et son implantation est faite à friction modérée. Les critères de Merle d'Aubigné appliqués à l'exemple cité plus haut mettent en évidence l'excellence du résultat de l'utilisation du produit selon l'invention sous forme pulvérulente: indolence, stabilité de l'appui unipodal. L'examen radiologique pratiqué à un an met en évidence une ossification du ciment biologique préparé à partir du produit selon l'invention sans image radioclaire entre le pivot de l'implant et l'os néoformé dans le canal médulaire témoignant d'une indiscutable stabilité de la prothèse. Il est a noter que les phénomènes de minéralisation de la pâte lU formée du produit selon l'invention et du sang du patient apparaissent dès les premières semaines et la formation du tissu osseux néoformé est complète à un an. Un autre mode d'utilisation du produit selon l'invention est illustré par l'exemple ci-dessous. b On sait que lors de la réalisation d'arthrodèse vertébrale, le greffon autogène est prélevé sur la crête illiaque intéressant quelques fois les lèvres interne et externe ainsi que les faces interne et externe de la partie supérieure de l'aile illiaque ce qui représente une perte de substance importante, aggravée par la possibilité d'une nécrose dûe à la 2ulésion d'une artère nourricière dans la zone du greffon. Dans l'exemple étudié, la prise du greffon à provoqué un défect osseux de 60 mm de longueur et de 45 mm de hauteur, accompagné de douleurs et d'une impotence fonctionelle par désinsertions de certains faisceaux du grand droit de l'abdomen, du tranverse, du petit oblique et des faisceaux superficiels du petit fessier. Un fragment du matériau selon l'invention est taillé aux dimensions de la perte de substance avec un épaulement sur le pourtour percé de pertuis pour l'insertion des tendons des muscles désinsérés et la fixation sur l'aile illiaque. La pièce orthopédique après traitement, décontamination et JU stérilisation au rayonnement gamma à 2,5 mgrd, est insérée de telle manière 6 2706308 que la pression des viscères la plaque contre l'aile illiaque, fixée au moyen de vis taillées dans le matériau selon l'invention. Les faisceaux des muscles et aponévroses sont réinsérés aux moyens de ligatures non résorbables. Les suites opératoires sont normales. L'examen clinique montre une parfaite réinsertion des faisceaux musculaires, l'examen radiologique une parfaite ostéointégration du matériau selon l'invention sans aucune manifestation inflammatoire ou immunologique de rejet. Ces expérimentations ont montré: a) que le produit selon l'invention est parfaitement biocompatible qu'elle qu'en soit sa forme b) qu'il n'entraine aucune manifestation systémique de rejet lors de son utilisation c) que sous sa forme compacte il manifeste des propriétés mécaniques et b biologiques qui le rendent propre à une utilisation en chirurgie orthopédique animale et humaine. d) que sous sa forme pulvérulente ou plastique il présente des propriétés adhésives, hémostatiques, eutrophiques et ostéogéniques. 7 2706308 REVENDICATIONS 1) Produit destiné à la réalisation de prothèse orthopédiques de prothèses osseuses, de ciment de scellement biologique caratérisé en ce qu'il est réalisé à partir de nacre issue de mollusque aquatiques traitée de façon spécifique de manière à modifier sa structure physicochimique pour la rendre propre à son utilisation en chirurgie et médecine animale et humaine. 2) Produit selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'il est réalisé à partir du test nacré de Pinctada Maxima, Margaritifera, de Tridacne, de Conques, de Buccin, de Triton, de Nautile. lU 3) Produit selon les revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la nacre des mollusques aquatiques subit un traitement spécifique chimique et hydrothermique en atmosphère saturée sous pression de 2 Bars. 4) Produit selon les revendications 1,2 et 3 caractérisé en ce qu'il est lavé sous courant d'eau déminéralisée et séché sous vide par paliers li thermiques jusqu'à 100 . ) Application du produit selon les revendications 1,2,3 et 4 à la réalisation de vis, de plateau tibial, de condyle fémoral, de cavité cotyloïde, de tête humérale, d'aile illiaque, d'os de la voute du crâne. 6) Application du produit selon les revendications 1,2,3,4 et 5 à la 2U réalisation de poudre ou de pâte combiné, à des métaux,à du collagène, à des polymères organiques. 7) Application du produit selon les revendications 1,2,3,4,5 et 6 à la réalisation de ciment biologique de scellement de prothèses.