Brevet FR2806309A1 — publié le 20010921

IMPLANT Cette invention concerne un implant. Elle concerne aussi un procédé pour produire un implant. Conformément à un premier aspect de l'invention, il est mis à disposition un implant, qui comprend un corps de matériau bioactif non résorbable, avec des zones de matériau bioactif résorbable localisées dans le corps de matériau non résorbable, et avec des tailles d'une proportion majeure des zones de matériau résorbable allant de 10 à 500 micromètres. Par "taille", on entend la dimension en coupe transversale effective d'une zone de matériau résorbable. Quand les zones sont sphériques, leur taille est donc leur diamètre; toutefois, quand les zones ne sont pas circulaires, leur taille est la même que la taille d'ouverture de maille par laquelle ces zones de matériau résorbable vont passer. Par "une proportion majeure", en ce qui concerne les zones de matériau résorbable qui vont de 10 à 500 micromètres, on entend au moins 50 % des zones. Toutefois, de préférence, au moins 80 % des zones de matériau résorbables vont de 10 à 500 micromètres. En particulier, le matériau bioactif non résorbable peut être l'hydroxyapatite, tandis que le matériau résorbable peut être le phosphate tricalcique. L'hydroxyapatite du corps est sous forme cristalline, et est donc pratiquement non résorbable à l'utilisation. Le phosphate tricalcique est également sous forme cristalline, et peut être sous forme oe ou R les deux étant résorbables à l'utilisation. Toutefois, la forme I ou à haute température est préférée. Pratiquement toutes les zones de phosphate tricalcique peuvent être de la même taille. Les zones du phosphate tricalcique peuvent être dispersées de façon aléatoire dans tout le corps d'hydroxyapatite. Certaines des zones peuvent donc être localisées à la surface du corps. Les tailles des zones peuvent, en particulier, être de 10 à 300 micromètres. La proportion de l'hydroxyapatite au phosphate tricalcique dans l'implant peut être de 4/1 à 2/3, sur une basse en masse, de préférence d'environ 2/1. Des macropores ou espaces macroporeux peuvent être disposés dans le corps. Les macropores peuvent être pratiquement sphériques, et au moins certains des macropores peuvent être interconnectés. En particulier, les macropores qui sont interconnectés peuvent être de forme sphérique, en inter-coalescence, c'est-à-dire que des macropores adjacents peuvent être fusionnés ensemble et donc ne pas être interconnectés par des passages allongés. Les macropores peuvent avoir une taille de 100 à 2000 micromètres, c'està-dire peuvent avoir des diamètres de 100 à 2000 micromètres, de préférence de 400 à 800 micromètres. La totalité, ou au moins une majorité, des macropores peuvent avoir pratiquement la même taille. Les macropores peuvent occuper de 20 % à 80 % du volume total du corps. Par exemple, les macropores peuvent occuper environ 60 % du volume total du pore. Les macropores peuvent être entremêlés de façon aléatoire dans tout le corps. Ainsi, le corps peut avoir un réseau d'espaces macroporeux internes arrondis interconnectés et fusionnés. Le corps peut aussi, si on le souhaite, être muni de concavités de surface. Les concavités de surface peuvent être arrondies. Les concavités de surface peuvent avoir des diamètres allant de 100 à 2000 micromètres, de préférence de 200 à 400 micromètres, et des profondeurs de 100 à 1000 micromètres, de préférence de 200 à 500 micromètres, typiquement de 200 à 400 micromètres. Les concavités de surface peuvent être hémisphériques. Les concavités de surface peuvent être interconnectées avec les macropores en étant fusionnées avec ceux-ci. Si on le souhaite, des micropores peuvent aussi être présents dans le corps. Bien que certains des micropores puissent aussi être pratiquement sphériques, la majorité des micropores vont normalement avoir une forme irrégulière. Les micropores peuvent aussi être entremêlés de façon aléatoire dans le corps. La majorité des micropores peuvent être des micropores ouverts, c'est-àdire ouverts ou connectés à la surface et pas nécessairement connectés ensemble. Les micropores peuvent tous avoir pratiquement la même taille, et peuvent être plus petits que 50 micromètres, c'est-à-dire avoir des diamètres inférieurs à 50 micromètres, de préférence inférieurs à 10 micro mètres. Les micropores, quand ils sont présents, peuvent occuper 60 % ou moins du volume total du corps, à l'exclusion du volume occupé par les macropores, c'est à dire le volume résiduel du corps après que le volume des macropores a été exclu. De façon caractéristique, les micropores peuvent occuper environ % du volume de corps résiduel. L'implant est adapté pour être implanté dans un sujet. Il peut donc être utilisé soit en tant qu'implant osseux en un site o une croissance osseuse est requise, soit en tant qu'implant en un site o seul du tissu mou est en contact direct avec l'implant sans que de l'os soit présent au voisinage immédiat de l'implant, c'est-à-dire un implant de tissu mou. L'hydroxyapatite et le phosphate tricalcique sont des biomatériaux céramiques bioactifs frittés, et l'implant a tant une ostéo-conductivité intrinsèque, c'est-à-dire permettant la croissance d'os dans ses pores ou espaces poreux quand il est en contact direct avec de l'os viable, qu'une ostéo- inductivité intrinsèque, c'est-à-dire permettant la croissance d'os dans ses pores indépendamment de la présence d'os viable en contact avec l'implant. Conformément à un deuxième aspect de l'invention, il est mis à disposition un procédé pour produire un implant, ce procédé consistant à: mélanger un matériau bioactif non résorbable sous forme de poudre avec un liant thermoplastique à température élevée, pour produire un premier mélange poudre/liant; pulvériser le premier mélange de poudre/liant pour obtenir un premier mélange granulaire ayant des granules ou particules avec des tailles de 10 à 500 micromètres; mélanger un matériau bioactif résorbable sous forme de poudre avec un liant thermoplastique à température élevée, de façon à produire un deuxième mélange poudre/liant; pulvériser le deuxième mélange poudre/liant pour obtenir un deuxième mélange granulaire ayant des granules ou particules ayant des tailles de 10 à 500 micromètres; combiner les premier et deuxième mélanges granulaires pour former un mélange combiné éventuellement, mélanger le mélange combiné avec des particules en phase volatile qui sont décomposables à la chaleur, les particules de phase fugitive ayant des tailles de à 2000 micromètres comprimer ou compacter le mélange résultant en un corps cru compact; quand les particules de phase volatile sont présentes, chauffer les corps crus compacts au-delà de la température de décomposition des particules en phase volatile; et fritter le corps cru résultant pour obtenir un implant. Comme décrit ci-dessus, le matériau bioactif non résorbable peut, en particulier, être l'hydroxyapatite, tandis que le matériau résorbable peut être le phosphate tricalcique. On peut utiliser n'importe quel liant thermoplastique convenable, tel qu'un liant polymère du commerce utilisé pour le moulage par extrusion ou injection de matériaux céramiques, du moment qu'il permet un compactage à température ambiante des granules avec une force adéquate pour un traitement ultérieur. On peut utiliser le même liant thermoplastique pour les premier et deuxième mélanges de poudre/liant. La température à laquelle le mélange de la poudre d'hydroxyapatite et la poudre de phosphate tricalcique avec le liant thermoplastique pour produire les premier et deuxième mélanges de poudre/liant est réalisé dépend du liant thermoplastique utilisé, mais elle est typiquement d'environ 120 C. La pulvérisation des premier et deuxième mélanges de poudre/liant peut être réalisée par broyage des mélanges et tamisage de ceux-ci à la taille de granule ou de particule requise. Dans la formation du mélange combiné, on utilise les premier et deuxième mélanges en un rapport en masse souhaité, en fonction des proportions relatives souhaitées d'hydroxyapatite et de phosphate tricalcique dans l'implant. On peut effectuer le mélange en homogénéisant le mélange combiné dans un broyeur à billes sans milieu de broyage, pendant une période de temps prolongée, par exemple pendant une période de plusieurs heures. Les particules en phase volatile, lorsqu'elles sont présentes, peuvent être des particules d'acide stéarique, qui peuvent être pratiquement sphériques. Les particules d'acide stéarique vont être choisies de façon à donner des macropores ou espaces macroporeux de taille souhaitée dans l'implant. Ainsi, typiquement, on utilise des particules d'acide stéarique ayant une plage de taille allant de 500 à 1000 micromètres. Le mélange combiné est mélangé avec les particules de phase volatile en un rapport en masse souhaitée afin de donner un implant résultant ayant un volume de macropores souhaité. Ainsi, si on souhaite un volume de macropores souhaité d'environ 60 % du volume d'implant total, alors la proportion en masse du mélange combiné aux particules de phase fugitive va être d'environ 1,27/1 en masse. Pour former le corps cru compact, le mélange peut être comprimé ou compacté sous une pression d'environ 20 MPa et usiné, si nécessaire. La température à laquelle les corps compacts crus sont chauffés dépend de la phase volatile utilisée. Toutefois, quand on utilise des particules d'acide stéarique en tant que phase fugitive, les corps compacts crus sont typiquement chauffés à environ 500 C, pour permettre la fonte et la décomposition de l'acide stéarique, formant ainsi dans les corps compacts crus des macropores interconnectés produits par la décomposition des particules d'acide stéarique. Le frittage est donc effectué à température élevée, c'est-à-dire à une température supérieure à 500 C. La température et le temps de frittage sont réglés ou limités par la quantité de micropores requise dans l'implant résultant. Par exemple, pour obtenir un taux ou volume de microporosité de 40 % du composant solide résiduel de l'implant, le frittage peut être effectué à environ 1100 C pendant une heure. L'invention va maintenant être décrite plus en détail, par référence au dessin joint qui montre une vue en coupe transversale d'un implant selon le premier aspect de l'invention. Dans le dessin, la référence numérique 10 indique généralement un implant selon l'invention. L'implant est présenté comme étant circulaire en coupe transversale. La raison de cela est une facilité d'illustration; en pratique, la forme et la taille de l'implant seront dictées par son utilisation finale souhaitée. L'implant 10 comprend un corps 12 d'hydroxyapatite. Des zones 14 de B phosphate tricalcique sont dispersées de façon aléatoire dans tout le corps 12. Les zones 14 ont approximativement la même taille, et ont une taille d'environ 300 micromètres. Le rapport en masse de l'hydroxyapatite au 1 phosphate tricalcique dans le corps 10 est d'environ 2/1. Le corps 10 comprend aussi une pluralité de macropores sphériques entremêlées de façon aléatoire, chacun globalement indiqué par la référence numérique 16. Certains macropores adjacents 16 sont fusionnés ensemble de façon que les macropores adjacents 16 soient connectés ensemble au moyen d'une ligne de connexion 18 plutôt qu'au moyen de tunnels ou passages allongés. Tous les macropores 16 ont approximativement la même taille, et ils ont des diamètres situés dans la plage allant de 400 à 800 micromètres. Les macropores 16 occupent environ 60 % du volume total du corps 10. Le corps 10 contient aussi des micropores 20 dispersées de façon aléatoire, ayant une taille inférieure à 10 micromètres. Bien que les micropores soient présentés comme étant sphériques, en pratique seulement certains des micropores vont en fait être sphériques; la majorité de ceux-ci vont avoir une forme irrégulière en résultat d'un frittage incomplet. Les micropores individuels 20 sont le plus souvent des micropores ouverts, c'est-à-dire ouverts à la surface et pas nécessairement connectés entre eux. Les micropores 20 sont dispersés dans tout le corps 10 ainsi que dans toutes les zones 14. Les micropores 20 occupent environ 40 % du volume résiduel du corps 12, c'est-à-dire le volume du corps 12 restant après que le volume combiné de tous les macropores 16 a été déduit du volume initial du corps 12. On forme l'implant 10 en combinant de la poudre d'hydroxyapatite avec un liant polymère thermoplastique du commerce à une température d'environ 120 C pour produire un premier mélange de poudre/polymère. On broie ce mélange et on le tamise jusqu'à une granulométrie inférieure à 300 micromètres. De cette façon, on obtient un premier mélange granulaire. On combine de façon similaire la poudre de 13 phosphate tricalcique avec le même liant polymère thermoplastique à une température élevée, d'environ 120 C, pour produire un deuxième mélange de poudre/polymère. On broie aussi ce mélange et on le tamise à une granulométrie inférieure à 300 micromètres, pour obtenir un deuxième mélange granulaire. On peut utiliser n'importe quel liant polymère thermoplastique du commerce convenant au moulage par extrusion ou injection de matériaux céramiques, du moment qu'il permet un compactage à température ambiante des granules des mélanges avec une force adéquate pour un traitement ultérieur. On combine le premier mélange granulaire avec le deuxième mélange granulaire en un rapport en masse de 2/1, et on l'homogénéise en le laminant dans un broyeur à billes sans milieu de broyage, pendant une période prolongée de plusieurs heures. On mélange la poudre résultante avec des particules pratiquement sphériques d'acide stéarique qui ont été tamisées à une taille située dans la plage allant de 500 à 1000 micromètres, la proportion en masse de la poudre aux particules en phase volatile étant de 1,27/1. On comprime ou compacte le mélange résultant sous une pression de 20 MPa, et on l'usine si nécessaire. De cette façon, on obtient des corps compacts crus. On chauffe les corps compacts crus à 500 C pour permettre la fusion et la décomposition des particules d'acide stéarique, conduisant à des corps crus non frittés ayant des macropores fusionnés interconnectés dans ceuxci, obtenus par décomposition des particules d'acide stéarique. Puis on augmente encore la température pour réaliser un frittage des poudres d'hydroxyapatite et de B phosphate tricalcique. Il se forme des micropores dans le corps. On contrôle le degré souhaité de microporosité en limitant les conditions maximales pour le frittage. Par exemple, pour atteindre un taux de microporosité de 40 % du volume résiduel du corps, c'est-à-dire après que le volume occupé par les macropores a été déduit du volume initial du corps d'implant, on limite les conditions de frittage à moins de 1100 C pendant une heure. L'implant résultant a un volume macroporeux final d'environ 60 %, par rapport au volume total de l'implant. L'implant est utilisable en tant qu'implant osseux ou en tant qu'implant de tissu mou. Quand on l'utilise en tant qu'implant osseux, il a des propriétés tant ostéo-conductives qu'ostéo-inductives. Quand on l'utilise soit en tant qu'implant osseux soit en tant qu'implant de tissu mou, le corps d'hydroxyapatite 12 est essentiellement non résorbable puisqu'il est sous forme cristalline. Toutefois, les zones de f1 phosphate tricalcique 14 sont résorbables. Ainsi, I'implant 10 a une bioactivité élevée avec une capacité de résorption contrôlable partielle. Au cours du temps, toutes ces zones 14 vont se résorber, laissant un squelette ou charpente d'hydroxyapatite, o une croissance d'os peut se produire. On pense que, avec les zones 14 qui sont supérieures à 10 micromètres, il va se produire dans ces zones une résorption du phosphate tricalcique plus rapide que celle qui serait obtenue avec une distribution plus fine du phosphate tricalcique, par exemple sous forme de particules de phosphate tricalcique unitaires dans un mélange de ces particules et de particules d'hydroxyapatite. Une pénétration de tissus durs ou mous se produit alors dans la structure céramique aux emplacements o une résorption du phosphate tricalcique a eu lieu. Ceci se produit alors que la charpente d'hydroxyapatite céramique basique est préservée. REVENDICATIONS 1. Implant (10), caractérisé en ce qu'il comprend un corps (12) de matériau bioactif non résorbable, avec des zones (14) de matériau bioactif résorbable localisées dans le corps de matériau non résorbable, et avec les tailles d'une proportion majeure des zones de matériau résorbable allant de 10 à 500 micromètres. 2. Implant selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau bioactif non résorbable est l'hydroxyapatite, tandis que le matériau résorbable est le phosphate tricalcique. 3. Implant selon la revendication 2, caractérisé en ce que pratiquement toutes les zones de phosphate tricalcique sont de même taille. 4. Implant selon la revendication 3, caractérisé en ce que les zones du phosphate tricalcique sont dispersées de façon aléatoire dans tout le corps d'hydroxyapatite, certaines des zones étant localisées au niveau de la surface du corps. 5. Implant selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 comprises, caractérisé en ce que la taille des zones est de 10 à 300 micromètres. 6. Implant selon l'une quelconque des revendications 2 à 5 comprises, caractérisé en ce que la proportion de l'hydroxyapatite au phosphate tricalcique dans l'implant est de 4/1 à 2/3, sur une basse en masse. 7. Implant selon l'une quelconque des revendications 2 à 6 comprises, caractérisé en ce que des macropores (16) sont présents dans le corps. 8. Implant selon la revendication 7, caractérisé en ce que les macropores sont pratiquement sphériques, au moins certains des macropores étant interconnectés en étant fusionnés ensemble. 9. Implant selon la revendication 8, caractérisé en ce que les macropores ont une taille de 100 à 2000 micromètres. 10. Implant selon la revendication 8 ou la revendication 9, caractérisé en ce qu'au moins une majorité des macropores ont pratiquement la même taille, et en ce que les macropores occupent de 20 % à 80 % du volume total du corps. 11. Implant selon l'une quelconque des revendications 7 à 10 comprises, caractérisé en ce que les macropores sont entremêlés de façon aléatoire dans tout le corps, de façon que le corps ait un réseau d'espaces macroporeux internes arrondis fusionnés interconnectés. 12. Implant selon l'une quelconque des revendications 8 à 11 comprises, caractérisé en ce que le corps est muni de concavités de surface. 13. Implant selon la revendication 12, caractérisé en ce que les concavités de surface sont arrondies, ayant des diamètres de 100 à 2000 micromètres, et des profondeurs de 500 à 1000 micromètres. 14. Implant selon la revendication 12 ou la revendication 13, caractérisé en ce que les concavités de surface sont hémisphériques et sont interconnectées avec les macropores en étant fusionnées avec ceux-ci. 15. Implant selon l'une quelconque des revendications 2 à 14 comprises, caractérisé en ce que des micropores (20) sont disposés dans le corps, les micropores étant entremêlés de façon aléatoire dans tout le corps. 16. Implant selon la revendication 15, caractérisé en ce que tous les micropores ont pratiquement la même taille, et sont inférieurs à 50 micromètres. 17. Implant selon la revendication 15 ou la revendication 16, caractérisé en ce que les micropores occupent 60 % ou moins du volume total du corps, à l'exclusion du volume occupé par les macropores. 18. Procédé pour produire un implant, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à: mélanger un matériau bioactif non résorbable sous forme de poudre avec un liant thermoplastique à température élevée, pour produire un premier mélange poudre/liant; pulvériser le premier mélange de poudre/liant pour obtenir un premier mélange granulaire ayant des granules ou particules avec des tailles de 10 à 500 micromètres mélanger un matériau bioactif résorbable sous forme de poudre avec un liant thermoplastique à température élevée, de façon à produire un deuxième mélange poudre/liant; pulvériser le deuxième mélange poudre/liant pour obtenir un deuxième mélange granulaire ayant des granules ou particules ayant des tailles de 10 à 500 micromètres combiner les premier et deuxième mélanges granulaires pour former un mélange combiné; éventuellement, mélanger le mélange combiné avec des particules en phase volatile qui sont décomposables à la chaleur, les particules de phase fugitive ayant des tailles de à 2000 micromètres; comprimer ou compacter le mélange résultant en un corps cru compact; quand les particules de phase volatile sont présentes, chauffer les corps crus compacts au-delà de la température de décomposition des particules en phase volatile; et fritter le corps cru résultant pour obtenir un implant. 19. Procédé selon la revendication 18, caractérisé en ce que le matériau bioactif non résorbable est l'hydroxyapatite, tandis que le matériau résorbable est le phosphate tricalcique. 20. Procédé selon la revendication 19, caractérisé en ce que la température à laquelle le mélange de la poudre d'hydroxyapatite et la poudre de phosphate tricalcique avec le liant thermoplastique pour produire les premier et deuxième mélanges de poudre/liant est réalisé, est d'environ 120 C, et en ce que la pulvérisation des premier et deuxième mélanges de poudre/liant est effectuée par broyage des mélanges et tamisage de ceux-ci à la taille requise de granule ou de particule. 21. Procédé selon la revendication 19 ou la revendication 20, caractérisé en ce que les particules de phase volatile sont présentes et sont des particules d'acide stéarique sphériques ayant une plage de taille allant de 500 à 1000 micromètres. 22. Procédé selon la revendication 21, caractérisé en ce que la proportion en masse du mélange combiné aux particules de phase volatile est d'environ 1,27/1 en masse, pour l'obtention d'un implant ayant un volume de macropores d'environ 60 % du volume d'implant total. 23. Procédé selon la revendication 21 ou la revendication 22, caractérisé en ce que les corps crus sont chauffés à environ 500 C, pour permettre la fusion et la décomposition de l'acide stéarique, formant ainsi, dans les corps compacts crus, des macropores interconnectés produits par la décomposition des particules d'acide stéarique. 24. Procédé selon la revendication 23, caractérisé en ce que, pour l'obtention d'un taux ou volume de microporosité de 40 % du composant solide résiduel de l'implant, le frittage est effectué à environ 1100 C pendant une heure. 25. Nouvel implant caractérisé en ce qu'il est pratiquement comme décrit et illustré ici. 26. Nouveau procédé pour produire un implant, caractérisé en ce qu'il est pratiquement comme décrit et illustré ici.