Présentation

Article interactif

1 - BIOACTIVITÉ

2 - ÉLABORATION ET MISE EN FORME DES VERRES BIOACTIFS

3 - APPLICATIONS AU COMBLEMENT DE DÉFAUTS OSSEUX ET À L'INGÉNIERIE TISSULAIRE

4 - CONCLUSION

Article de référence | Réf : N4955 v1

Conclusion
Verres bioactifs

Auteur(s) : Jonathan LAO, Jean-Marie NEDELEC

Relu et validé le 01 oct. 2020

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

RÉSUMÉ

Les verres bioactifs constituent un cas unique : ce sont les premiers matériaux synthétiques ayant démontré leur capacité à se lier de façon forte avec les tissus, osseux en particulier. Après une définition de la bioactivité et une présentation des mécanismes sous-jacents, l'article présente les différentes techniques d'élaboration et de mise en forme de ces matériaux autorisant un contrôle multi-échelle. Enfin, sont proposées les principales applications des bioverres.

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

ABSTRACT

Bioactive Glasses

More than 40 years after their discovery, bioactive glasses are still unique as the first example of synthetic materials demonstrating their ability to bond to bone tissues. After giving the definition of bioactivity and the presentation of the underlying mechanisms, we will summarize the different elaboration techniques and how to control the shape and morphology of these materials on multiple length scale. Finally, the main applications of bioactive glasses will be presented.

Auteur(s)

  • Jonathan LAO : Maître de conférences Laboratoire de Physique Corpusculaire CNRS/IN2P3 UMR 6533, Université Blaise Pascal, Aubière, France

  • Jean-Marie NEDELEC : Professeur Institut Universitaire de France Institut de Chimie de Clermont-Ferrand, UMR CNRS 6296, École Nationale Supérieure de Chimie de Clermont-Ferrand, Aubière, France

INTRODUCTION

Le principe d'« inertie biologique » a longtemps présidé à la conception des matériaux destinés à être implantés en milieu vivant : ce principe préconise de réduire au maximum la réponse engendrée par l'introduction d'un corps étranger dans l'organisme. Pourtant, afin d'améliorer l'intégration de l'implant, il peut être souhaitable que celui-ci interagisse positivement avec les tissus hôtes. C'est le cas des matériaux bioactifs, capables d'accélérer la réparation tissulaire. Au premier rang, en termes de bioactivité, se situent les verres bioactifs.

Les verres bioactifs ou bioverres trouvent leur utilisation principale dans la réparation des tissus osseux. Dans ce domaine, la principale limitation des implants est la faible résistance mécanique de l'interface avec les tissus environnants. Les verres bioactifs répondent élégamment à ce problème grâce à l'établissement par réactions physico-chimiques d'une continuité avec les tissus, recréant ainsi une interface naturelle. Les verres bioactifs ont également la propriété d'être résorbables, disparaissant à mesure qu'ils sont substitués par le tissu néoformé. De plus, les produits ioniques issus de leur dissolution peuvent avoir un effet bénéfique sur le mécanisme de réparation par les cellules osseuses. Cet ensemble de caractéristiques démontre les capacités d'ostéo-intégration absolument remarquables des bioverres, parfois même supérieures aux autogreffes.

Nous évoquerons dans le détail les facteurs déterminant la bioactivité dans les verres, qui est liée autant à leurs structure et morphologie qu'à leur composition. Ces paramètres étant aisément ajustables par procédé de fusion et plus encore par le procédé sol-gel, il en résulte que la bioactivité dans les verres peut être contrôlée finement et adaptée à une grande variété d'applications. Malgré tout, et en dépit de quelques succès cliniques et commerciaux importants, les verres bioactifs ne restent que modérément utilisés par les praticiens, principalement pour des raisons de mises en forme qui seront abordées dans cet article.

Il n'en demeure pas moins vrai que le futur de la régénération osseuse est en partie lié à l'essor des verres bioactifs, que ce soit sous forme de supports pour la reconstruction de greffons tissulaires in vitro, ou comme constituants de nouveaux matériaux composites et hybrides mimant de mieux en mieux l'os.

Dans le premier paragraphe de cet article, nous définirons la notion de bioactivité (§ 1.1) et préciserons les mécanismes mis en jeu dans le cas des bioverres (§ 1.2). Le deuxième paragraphe présentera les différents procédés d'élaboration possibles pour ces matériaux (§ 2.1 et § 2.2) et les méthodes pour obtenir une structuration à l'échelle nanométrique (§ 2.3). Seront ensuite présentés les domaines de recherche les plus récents concernant la préparation de supports macroporeux (§ 2.4) et de matériaux composites et hybrides à base de bioverres (§ 2.5), puis l'élaboration de verres dopés et l'influence des produits de dissolution seront évoquées (§ 2.6). Enfin, dans le troisième paragraphe, les diverses applications des bioverres seront présentées.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 93% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

KEYWORDS

state of the art   |   bioactivity   |   bone regeneration   |   biomineralization   |   tissue engineering   |   implant   |   sol-gel

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-n4955


Cet article fait partie de l’offre

Verres et céramiques

(65 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation
Version en anglais En anglais

4. Conclusion

Depuis plus de 40 ans et leur découverte originelle, les verres bioactifs sont de plus en plus étudiés, avec bientôt 10 000 publications scientifiques qui leur sont consacrées. La capacité unique de ce matériau de stimuler le processus naturel de réparation du tissu osseux le place au centre de nombreuses investigations de laboratoire et cliniques. Le nombre d'applications est, en regard des éléments précédents, relativement modeste. Nul doute que l'inventeur des verres bioactifs, le Pr Larry L. Hench, n'aurait jamais imaginé en 1971 que la principale application du bioverre (au moins en quantité) soit aujourd'hui comme additif d'une pâte dentifrice.

Depuis une dizaine d'années, la chimie des matériaux voit arriver une révolution, parfois mentionnée comme « chimie intégrative » qui bouleverse les approches traditionnelles. À la croisée des différents domaines de la chimie, chimie des polymères, chimie du solide, chimie sol-gel, chimie de la matière molle, chimie des colloïdes, génie des procédés, cette nouvelle approche permet d'obtenir des matériaux de plus en plus complexes et de plus en plus fonctionnels. L'application de ces concepts aux verres bioactifs a déjà permis l'obtention de bioverres multifonctionnels (bioactifs, luminescents, magnétiques, conducteurs), à morphologie variée (fibres, nanoparticules, monolithes, poudres, mousses, revêtements...), hybrides (contenant des médicaments, des protéines, facteurs de croissance...), composites (biopolymères, polymères biodégradables...).

Cet article n'a volontairement fait qu'effleurer les nouveaux champs d'investigations qui n'ont pour seule limite que l'imagination des scientifiques. La « boîte à outils » à la disposition des chimistes des matériaux est vaste et seul l'avenir nous dira quelles sont les nouvelles applications des verres bioactifs. Les efforts importants consacrés à l'ingénierie tissulaire osseuse s'appuient en bonne partie sur les supports à base de bioverre et l'époque n'est peut être pas si lointaine où l'on pourra, à la manière de ce qui est déjà réalisé pour les greffes de peau, cultiver au laboratoire de l'os à partir des cellules du patient pour lui ré-implanter ultérieurement.

Enfin, la compréhension des mécanismes biologiques mis en œuvre au contact des produits ioniques de dissolution des bioverres, et notamment l'activation de certains gènes, laisse envisager de passer d'un concept de réparation de tissus...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

TEST DE VALIDATION ET CERTIFICATION CerT.I. :

Cet article vous permet de préparer une certification CerT.I.

Le test de validation des connaissances pour obtenir cette certification de Techniques de l’Ingénieur est disponible dans le module CerT.I.

Obtenez CerT.I., la certification
de Techniques de l’Ingénieur !
Acheter le module

Cet article fait partie de l’offre

Verres et céramiques

(65 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Conclusion
Sommaire
Sommaire

BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - WILLLIAMS (D.F.) (Éd.) -   Définitions in biomaterials.  -  Elsevier, New York (1987).

  • (2) - KOKUBO (T.) -   Bioactive glass ceramics : properties and applications.  -  Biomatérials, 12, p. 155-163 (1991).

  • (3) - HENCH (L.L.), WILSON (J.) -   Introduction to bioceramics.  -  HENCH (L.L.) and WILSON (J.) editors, World Scientific (1993).

  • (4) - CHAPPARD (D.) -   Modelage et remodelage au cours de l'ostéo-intégration.  -  Rev. Stomatol. Chir. Maxillofac. Chir. Oral, 114, p. 159-165 (2013).

  • (5) - JONES (J.R.), HENCH (L.L.) -   Biomedical materials for new millenium : perspective on the future.  -  Materials Science and Technology, 17(8), p. 891-900 (2001).

  • (6) - KOKUBO (T.), TAKADAMA (H.) -   How useful is SBF in predicting bioactivity ?  -  ...

1 Brevets

JALLO (E.), LAO (J.), NEDELEC (J.-M.), SAUTIER (J.-M.) et ISAAC (J.). – Verres bioactifs dopés en strontium. PCT/FR2008/000985.

HILL (R.-G.) et STEVENS (M.M.). – Bioactive Glass. WO2007144662 A1.

HAUT DE PAGE

2 Normes et standards

ISO/FDIS 23317:2007(E) (2007), Implants for surgery – In vitro evaluation for apatite-forming ability of implant materials

HAUT DE PAGE

3 Annuaire

HAUT DE PAGE

3.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs

Entreprises commercialisant ou distribuant des implants à base de bioverre

En France :

Noraker : http://www.noraker.com

Biomet 3i : http://biomet3i.fr

À l'étranger :

NovaBone Products LLC : http://www.novabone.com

BonAlive Biomaterials : http://www.bonalive.com

...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 92% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Verres et céramiques

(65 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS

Sommaire

QUIZ ET TEST DE VALIDATION PRÉSENTS DANS CET ARTICLE

1/ Quiz d'entraînement

Entraînez vous autant que vous le voulez avec les quiz d'entraînement.

2/ Test de validation

Lorsque vous êtes prêt, vous passez le test de validation. Vous avez deux passages possibles dans un laps de temps de 30 jours.

Entre les deux essais, vous pouvez consulter l’article et réutiliser les quiz d'entraînement pour progresser. L’attestation vous est délivrée pour un score minimum de 70 %.


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Verres et céramiques

(65 articles en ce moment)

Cette offre vous donne accès à :

Une base complète d’articles

Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques

Des services

Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources

Un Parcours Pratique

Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses

Doc & Quiz

Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive

ABONNEZ-VOUS