Ostéointégration d’implants orthopédiques et dentaires

Osteointegration of orthopedic and dental implants

INSERM U791, Laboratoire d’Ingénierie Ostéo-Articulaire et Dentaire, Faculté de Chirurgie Dentaire de Nantes, France

Auteur de correspondance : pierre.layrolle@univ-nantes.fr

Reçu : 30 Novembre 2005
Accepté : 20 Juin 2006

Résumé

De part leur taux de succès clinique élevé, les implants orthopédiques et dentaires représentent un marché important et en forte progression. En raison de leurs excellentes propriétés mécaniques et de leur résistance à la biocorrosion, les implants sont généralement des métaux tels que le titane, les alliages cobalt chrome et les aciers inoxydables. Toutefois, les implants métalliques n’ont pas d’effet stimulant sur la cicatrisation osseuse et sont au mieux tolérés ou inertes, la plupart du temps encapsulés par un tissu fibreux. Afin d’améliorer l’ostéointégration des implants métalliques ou leur ancrage biologique au squelette, différents traitements de surface sont en cours de développement. L’objectif est d’apporter aux métaux des propriétés biologiques de surface pour favoriser l’adsorption de protéines, l’adhésion cellulaire et la repousse osseuse au contact par ostéoconduction. Ces propriétés biologiques sont fortement influencées par la composition chimique, la mouillabilité, la charge électrique et la rugosité de surface des implants. Les différents traitements de surface consistent en des méthodes de sablage, mordançage acide, greffage chimique, implantation ionique et déposition de revêtements de phosphate de calcium. L’immersion de ces métaux dans des fluides physiologiques donne une première indication sur leur bio activité. Les cultures de cellules ostéoblastes sur ces matériaux permettent d’appréhender les interactions cellules-matériaux in vitro. Des tests de biofonctionalité sont ensuite conduits chez l’animal dans différentes sites osseux. Les interactions tissus-matériaux sont évaluées par histologie, micro tomographie X, microscopie électronique à balayage et en transmission. Enfin, ces implants sont testés cliniquement avant d’être commercialisés.

Abstract

The market of orthopedic and dental implants is rapidly growing due to the ageing of population and high clinical success. Metal implants, such as titanium and cobalt-chromium alloys, are widely used because of their high mechanical properties and biocorrosion resistance. However, metal implants are only biocompatible and have not osteogenic properties in order to promote bone healing. Their osteointegration or biological anchoring to the skeleton may be improved by surface treatments. The aim is to provide metal implants with surface biological properties for the adsorption of proteins, the adhesion of cells and the bone apposition. These biological properties are related to chemical composition, wettability and roughness of metal surfaces. Grid-blasting, acid etching, chemical grafting, ionic implantation and calcium phosphate coatings are the most commonly used surface treatments of metal implants. In order to assess bio activity, surface treated metal implants are first tested in physiological fluids. Osteoblastic cells are then cultured on these surfaces to study adhesion, growth and differentiation of cells. Bio functionality is evaluated in pre clinical animal models in different bone sites. Interactions between materials and tissues are studied by using micro computed tomography, histology and scanning and transmission electron microscopy. Finally, these implants are clinically tested prior to their market launch.