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

Dans le domaine des implants osseux, les biomatériaux bioactifs font figure de révolution. Ces matériaux, parce qu’ils contiennent des molécules actives, offrent de nombreuses possibilités médicales, car cela permet de contrôler l’interaction entre les cellules et le matériau. Néanmoins, ces matériaux présentent l’inconvénient d’être classés comme “systèmes d’administration de médicaments”. Ils sont donc soumis à une réglementation bien plus contraignante que celle des autres dispositifs médicaux.

Les verres bioactifs, une solution alternative aux polymères bioactifs

Les verres bioactifs sont des matériaux qui permettent en théorie de contourner ce problème, car après insertion dans l’organisme, ils se recouvrent naturellement d’une couche hydroxyapatite carbonatée, ce qui permet la création de liaisons chimiques avec les cellules osseuses. Néanmoins, ils 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.

Une recette élaborée avec précision

Pour concevoir ce matériau innovant, les chercheurs ont testé de multiples compositions de bio-verres, élaborés par le procédé sol-gel. Le 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.

Un matériau facilement industrialisable

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.