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Des revêtements en verre bioactifs pour la fabrication d’implants osseux

Une équipe du Laboratoire de Physique Corpusculaire, de l’Université de Clermont-Ferrand (CNRS/IN2P3) a conçu un verre synthétique bioactif, optimisé pour la fabrication d’implants osseux permettant une régénération deux fois plus rapide.

Les verres bioactifs sont des matériaux qui, après insertion dans l’organisme, se recouvrent naturellement d’une couche hydroxyapatite carbonatée, ce qui permet la création de liaisons chimiques avec les cellules osseuses. Néanmoins, ces verres sont peu utilisés en pratique à cause de leur fragilité.

Pour remédier à ce problème, l’équipe de chercheurs du CNRS propose ainsi de combiner les propriétés bio actives d’un verre SiO2 -CaO et la résistance d’une gélatine, une forme hydrolysée de collagène osseux de type I.

Pour concevoir ce matériau innovant, les chercheurs ont testé de multiples compositions de bio-verres, élaborés par le procédé sol-gel. Ce procédé sol-gel a plusieurs avantages : il est facile à mettre en œuvre et peut-être opéré à température ambiante, ce qui en fait un bon candidat.

En effet, la principale difficulté était de trouver un moyen de contrôler la porosité à l’intérieur du matériau sans passer par un traitement thermique qui aurait pour conséquence de détruire la matrice en collagène. Les propriétés bioactives de ce matériau hybride ont ensuite été testées par l’incorporation d’ions calcium dans la matrice poreuse, le calcium étant connu pour stimuler la formation osseuse et l’activité cellulaire.

Par ailleurs, la caractérisation de ces matériaux a été rendue possible grâce à une technique d’analyse ultrasensible des surfaces : la méthode PIXE, qui permet d’obtenir une cartographie des éléments chimiques sous l’action d’un faisceau de protons. En plus de permettre une cicatrisation deux fois plus rapide, ce biomatériau hybride présente d’autres avantages.

Ainsi, il est d’autant plus intéressant que sa synthèse demeure remarquablement simple à mettre en œuvre en comparaison avec d’autres procédés utilisés jusqu’ici. En effet, la synthèse à température ambiante, l’absence d’atmosphère inerte et de produits chimiques dangereux ou toxiques pour les cellules humaines sont également un argument de poids. Cette simplicité, associée à un faible coût des matières premières, en font un matériau très compétitif.

Un tel hybride pourrait même, à l’avenir, supplanter l’utilisation des phosphates de calcium tels que l’hydroxyapatite qui n’ont pas de comportement bio actif. Néanmoins, à plus court terme, ce nouveau verre bioactif est annoncé pour la fabrication d’implants dentaires et sa commercialisation est d’ores et déjà prévue pour 2022.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Techniques de l'Ingénieur

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