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en particulier à l'art dentaire et à l'orthopédie.
Une grande partie de la recherche dentaire actuelle est concentrée sur la préparation de matériaux qui peuvent être utilisés comme substituts des dents et des os, comme matériaux de réparation des dents pour les "plombages" (obturations) et les couronnes et comme matériaux d'obturation de prothèse pour les os. La recherche dentaire est également orientée vers la prévention de la formation de la plaque dentaire, qui est supposée responsable de la carie dentaire et de la périostite alvéolodentaire.
Les matériaux d'obturation que l'on utilise actuellement dans les compositions de réparation des dents, comme le quartz, l'alumine, les silicates, les perles de verre, etc., ne présentent guère de ressemblance chimique ou physique avec l'émail dedents. Un défaut particulier de ces matériaux réside dans l'incompatibilité des coefficients de dilatation linéaire du matériau d'obturation et de la dent, qui peut finalement conduire à des fuites marginales et à la formation de nouvelles caries.
La profession dentaire désire donc depuis longtemps une composition d'obturation dentaire dont les propriétés physiques se rapprochent étroitement de celles des dents naturelles.
D'autre part, dans le domaine des matériaux de prothèse chirurgicale, qui est actuellement dominé par les alliages non corrosifs et très résistants, il existe un besoin reconnu d'un
durs matériau qui ressemble plus étroitement aux tissus biologiques, car le problème du non-rejet par les tissus et de l'adhérence sur les tissus n'a pas encore été complètement résolu [Hulbert et al., Materials Science Research S, 417 (1971)].
Dans les recherches orientées vers. la découverte d'agents chimiothérapeutiques anti-plaque efficaces, il existe un besoin pour un matériau d'essai normalisé ayant une surface qui ressemble à celle des dents, aussi bien en ce qui concerne la formation de la plaque que la substantivité des agents chimiques. Bien que des dents naturelle$oient déjà utilisées à cet effet, elles ont les inconvénients d'être très variables, de ne pas toujours être disponibles en assez grand nombre, et de nécessiter un nettoyage approfondi avant usage. Par conséquent, on utilise d'autres matériaux sur lesquels la plaque dentaire s'accumule, par exemple l'hydroxylapatite en poudre, les dents acryliques, le verre et le <EMI ID=2.1>
de la formation de la plaque en tant que tels, ces matériaux ne présentent guère de ressemblance avec la surface des dents naturelles, et ils ne conviennent donc pas parfaitement pour la découverte d'agents anti-plaque efficaces. Par exemple, on sait que les produits chimiques qui inhibent la formation de la plaque
pas
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métallique [Turesky et al., J. Periodontology 43, 263 (1972)] . Il existe un besoin pour un matériau peu coûteux et facilement disponible, qui soit chimiquement similaire à l'émail des dents, dur, dense, et très poli.
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également appelée orthophosphate de calcium basique, qui constitue la phase minérale des dents et des os, convenait aux divers usages indiqués ci-dessus, et en fait, le brevet E.U.A. N[deg.] 2.508.816 révèle un procédé d'obtention de l'hydroxylapatite de l'émail des dents ainsi que son emploi en mélange avec un résine synthétique comme composition de dents artificielles. Ce procédé est long
et laborieux et limité à la production d'hydroxylapatite finement divisée. De plus, le procédé dépend, bien entendu, du nombre de dents naturelles dont on dispose.
Kutty [Indian J. Chem. 11, 695 (1973)] a révélé des mélanges d'hydroxylapatite et de whitlockite produits par la décomposition d'hydroxylapatite en poudre à diverses températures.
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la préparation d'hydroxylapatite en particules avec une stoechiométrie Ca/P s'échelonnant de 1,67 à 1,57. Les matériaux ainsi produits contenaient de gros pores intercristallins. Il a été également signalé que, par chauffage à 1000[deg.]C, les hydroxylapatites trop pauvres en calcium subissent une transformation partielle en phase whitlockite.
Le brevet E.U.A. N[deg.] 3.787.900 révèle un matériau de prothèse pour les os et les dents qui comprend un composé réfractaire et un composé contenant du phosphate et du calcium, la whitlockite par exemple.
Plusieurs tentatives ont été faites pour obtenir une forme macroscopique dure et résistante d'hydroxylapatite. Cependant, aucune des formes déjà connues d'hydroxylapatite ne s'est avérée
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220 (1974)] ont décrit un procédé élaboré d'échange hydrothermique <EMI ID=7.1>
calcium qui forme le squelette du corail marin. Le matériau ainsi produit conservait nécessairement la grande porosité caractéristique de la structure du corail, et avait en outre une
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environ, ce qui constitue un sérieux inconvénient pour un matériau de prothèse.
Monroe et al. [Journal of Dental Research, 50, 860 (1971)�, ont rapporté la préparation d'un matériau céramique par frittage de tablettes comprimées d'hydroxylapatite. Le matériau ainsi produit était en fait un mélange d'hydroxylapatite et d'approximativement 30 % d' a-whitlockite, qui est le phosphate tricalcique
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de cristallites polyédriques, et semblait avoir une porosité trop grande pour pouvoir être utilisé comme matériau dentaire.
Rao et Boehm [Journal of Dental Research 53,.1351 (1974)3 ont révélé l'obtention d'une forme polycristalline d'hydroxylapatite par compression isostatique d'hydroxylapatite en poudre dans un moule, et frittage isothermique de la forme moulée. La
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male à la compression d'approximativement 1200 kg/cm .
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l'emploi d'un matériau céramique à base de phosphate de calcium et biodégradable pour réparer les défauts des os. Ce matériau est très poreux, se résorbe du lieu d'implantation, et n'a pas
la résistance mécanique d'un implant métallique ou céramique
non dégradable.
Conformément à la présente invention, il est fourni un procédé de préparation d'une céramique polycristalline frittée, qui consiste à faire réagir l'ion calcium avec l'ion phosphate dans un milieu aqueux et à un pH de 10 à 12 environ, de façon à former un précipité gélatineux d'un phosphate de calcium dont le rapport molaire du calcium au phosphore est compris entre le rapport molaire approximatif du calcium au phosphore dans l'hydroxylapatite et dans la whitlockite, à séparer ledit précipité de la solution, à chauffer ledit précipité jusqu'à une température de
1000[deg.]C au moins, mais à une température inférieure à celle à laquelle une décomposition appréciable de l'hydroxylapatite se produit, et à maintenir ladite température pendant un temps suffisant pour provoquer le frittage et une densification pratiquement <EMI ID=12.1>
Conformément à l'un de= aspects de la présente invention, il est fourni une nouvelle forme céramique d'hydroxylapatite sensiblement pure qui est dure, dense et qui présente un très bon poli. Du point de vue chimique, cette forme ressemble beaucoup à l'émail des dents. De plus, on peut préparer ce nouveau matériau d'une manière relativement simple, à partir de produits de départ peu coûteux, et on l'obtient avec une qualité uniforme, ce qui permet d'éviter la variabilité indésirable propre aux dents naturelles.
L'incorporation de la nouvelle forme céramique d'hydroxylapatite dans les compositions de réparation des dents fournit un matériau d'obturation dense dont le coefficient de dilatation est virtuellement identique à celui de l'émail des dents naturelles.
Le matériau d'implantation dentaire et chirurgical qui est procuré par la présente invention est dur, résistant, et parfaitement biocompatible, et on peut le fabriquer sous toutes formes voulues sans faire appel à des techniques de haute pression ou autres techniques élaborées. De plus, comme on le décrira en détail ci-après, on peut conférer tout degré voulu de porosité à ce matériau, ce qui permet aux tissus de croître à son intérieur.
Comme on le verra, les caractéristiques du nouvel objet manufacturé qui est ici décrit et revendiqué en font un matériau idéal pour la fabrication de disques, de plaques, de tiges, etc.
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Un autre aspect de cette invention vise un nouveau matériau céramique biphasique comprenant de l'hydroxylapatite et de la whitlockite. Comme on le décrira plus en détail ci-après, cette céramique biphasique est dure, dense, non poreuse, biocompatible, facile à fabriquer sous toutes formes voulues, et en vertu des propriétés connues de résorption de la whitlockite, est utile comme matériau d'implant chirurgical résistant et partiellement résorbable.
Bien qu'un certain degré de porosité des matériaux d'implantation chirurgicale puisse être avantageux en permettant la circulation des humeurs et la croissance des tissus en leurintérieur, cette même porosité réduit nécessairement la résistance mécanique de l'implant. La céramique biphasique qui fait l'objet de cette invention, bien qu'elle soit dense, mécaniquement résis- <EMI ID=14.1>
circulation des humeurs et la croissance interne des tissus car la phase whitlockite qu'elle contient se résorbe lentement de l'implant et est remplacée par des tissus durs biologiques naturels.
La nouvelle forme physique d'hydroxylapatite, qui se distingue de ces formes biologiques et géologiques et de toutes les autres formes synthétiques déjà connues, comme indiqué ci-après, consiste en un matériau céramique fritté, polycristallin, isotropc qui est résistant, dur, dense, blanc, et translucide, et qui comprend de l'hydroxylapatite sensiblement pure dont la taille moyenne des cristallites s'échelonne approximativement entre 0,2 et 3 microns, dont la masse volumique s'échelonne approximativement entre 3,10 et 3,14 g/cm<3>, et qui se caractérise en outre par l'absence de pores et par un clivage le long de plans incurvés lisses.
D'autre part, tel qu'il cet produit ordinairement, le matériau décrit ci-dessus a une résistance à la compression qui s'échelonne approximativement entre 2.500 et
8.800 kg/cm<2>, une résistance à la traction qui s'échelonne approximativement entre 200 et 2.000 kg/cm<2>, un coefficient de dilatation thermique linéaire qui s'échelonne approximativement entre
10 et 12 ppm par degré celsius, une dureté Knoop qui s'échelonne approximativement entre 470 et 500, et un module d'élasticité approximativement égal à 4 x 10 kg/cm , et il n'est pas biréfringent en lumière polarisée.
L'évaluation initiale de la nouvelle céramique d'hydroxylapatite a révélé qu'il s'agissait d'une céramique translucide, résistante, dure, dense, blanche, comprenant de l'hydroxylapatite microcristalline sensiblement pure, formant un réseau isotrope aléatoire et ayant une résistance à la compression qui s'échelonne approximativement entre 2.500 et 5.300 kg/cm , une résistance à la traction qui s'échelonne approximativement entre 200 et 3.500 kg/cm<2>, un coefficient de dilatation thermique linéaire qui s'échelonne approximativement entre 10 et 12 ppm par degré celsius, une dureté Knoop qui s'échelonne approximativement entre 470 et 500, et un module d'élasticité approximativement égal à 4 x 105 kg/cm<2>, et caractérisée par un clivage le long de plans incurvés lisses, et par l'absence de biréfringence en lumière polarisée.
Le terme "dense", tel qu'il est utilisé ici, désigne une disposition très compacte de particules ne laissant pratiquement <EMI ID=15.1>
A la différence de la forme d'hydroxylapatite qui est décrite ci-dessus, l'hydroxylapatite géologique et l'hydroxylapatite synthétique, qui sont préparées par un procédé hydrothermique, sont macrocristallines, se scindent le long de plan:. plats, et sont biréfringentes. L'hydroxylapatite biologique se distingue en ce qu'elle contient généralement des quantités importantes d'ion- carbonate dans le réseau d'apatite et dans son état le plus pur, c'est-à-dire dans l'émail des dents, en ce qu'elle est disposée de manière anisotrop en tiges rayonnantes spiralées, si bien qu'elle se scinde suivant des lignes droites le long de l'interface de ces tiges d'émail et qu'elle a une résistance à
la traction relativement faible, qui est de 100 kg/cm<2>.
Outre les propriétés décrites ci-dessus de la nouvelle forme céramique d'hydroxylapatite qui fait l'objet de cette invention, ce matériau est également parfaitement biocompatible et, par conséquent, éminemment approprié comme matériau de prothèse dentaire et chirurgicale. Ainsi, la céramique selon cette invention peut être moulée ou usinée en couronnes dentaires, dents artificielles, prothèses osseuses et articulaires, canules, dispositifs d'ancrage de membres artificiels qui peuvent être fixés sur les os et faire saillie à travers la peau, et surfaces d'essai pour l'étude de la plaque dentaire, de la formation des caries, de l'arthrite, et autres maladies qui peuvent affecter les dents
et les os. Convenablement broyée, la nouvelle céramique de cette invention peut servir d'os à texture réticulée de synthèse pour réparer les défauts des os, comme abrasif , et, en association avec des résines normales, comme composition de réparation des dents, comme décrit ci-dessous.
Pour l'utiliser comme surface d'essai en vue de l'évaluation des agents qui inhibent la plaque dentaire, on peut fabriquer la céramique de cette invention sous forme de corps ayant toutes dimensions et toutes formes appropriées, cette forme et cette dimension étant de préférence telles que l'on puisse facilement introduire le corps dans un tube à essai normal. On y parvient commodément en découpant ou en usinant à la dimension appropriée de gros morceaux,en forme de plaque,de gâteau de filtration séché, puis en frittant. On polit soigneusement les produits frittés en utilisant des techniques normales de meulage lapidaire, et on utilise ensuite les corps résultants comme substrats pour <EMI ID=16.1>
modes opératoires décrits par Turesky et al., supra . Après usager on repolit simplement . les corps céramiques pour disposer d'une nouvelle surface d'essai.
Telle qu'elle est ordinairement produite, la céramique de cette invention n'est pas seulement dense mais aussi non poreuse, et si un matériau non poreux est essentiel pour les applications dentaires, un certain degré de porosité des dispositifs d'implantation peut être avantageux en permettant la circulation des humeurs et la croissance interne des tissus. On peut conférer
un degré variable de porosité à la céramique de l'invention,
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tite des substances organiques comme l'amidon, la cellulose, le coton, ou le collagène, en quantités s'échelonnant d'environ
5 à 25 % en poids. Pendant le processus de frittage ultérieur, on brûle ces substances organiques, ce qui donne naissance à des trous et des canaux dans le produit céramique qui, sinon, ne serait pas poreux. Ou bien, on peut obtenir la porosité mécaniquement en perçant ou en usinant des trous et des ouvertures dans la céramique non poreuse.
De cette manière, on peut rendre poreuse au point d'implantation une dent artificielle composée de la céramique selon cet aspect de l'invention, tandis que la surface exposée de la dent demeure non poreuse. On peut procéder à l'implantation comme rapporté par Hodosh et al., Journal of the American Dental Association 70, 362 (1965). Ou bien, on peut associer la céramique selon l'invention à un liant polymérisable ou polymérisé, comme décrit ci-dessous, et utiliser la composition résultante comme revêtement d'implants métalliques comme-décrit dans le brevet
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Le second aspect de l'invention mentionné ci-dessus réside dans un produit céramique fritté, polycristallin, isotrope, qui est résistant, dur , dense et blanc, et qui comprend comme première phase d'environ 14 à 98 % en poids d'hydroxylapatite,
et comme seconde phase d'environ 2 à 86 % en poids de whitlockite, et qui se caractérise par l'absence de pores et par un clivage le long de plans incurvés lisses.
La whitlockite, également appelée phosphate tricalcique, est
<EMI ID=19.1> <EMI ID=20.1>
phases.
La céramique biphasique de cette invention demeure un matériau polycristallin poreux quelles que soient les concentrations relatives d'hydroxylapatite et de whitlockite qu'elle contient.
On se rendra compte cependant que l'hydroxylapatite et la whitlockite ont des propriétés physiques différentes, et donc que les propriétés physiques, par exemple la masse volumique et les propriétés optiques de la céramique biphasique, dépendront des proportions relatives d'hydroxylapatite et de whitlockite qu'elle contient. Par exemple, la masse volumique théorique de la whitlockite est plus petite que celle de l'hydroxylapatite, et, par conséquent, la masse volumique observée d'un échantillon de céramique biphasique contenant environ 40 % d'hydroxylapatite et
60 % de whitlockite est de 2,98 g/cm , contre une masse volumique
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La céramique biphasique décrite ci-dessus est également biocompatible et convient donc comme matériau de prothèse chirurgicale. Ainsi, on peut mouler ou usiner ce matériau sous forme de prothèses osseuses et articulaires, ou bien sous toutes formes convenables pour l'obturation d'un vide ou d'un défaut dans un
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à partir de cette céramique biphasique finira par se résorber et par être remplacée par la croissance interne des tissus durs biologiques naturels. Bien entendu, l'importance de la croissance interne des tissus dépendra de la proportion de whitlockite résorbable contenue dans la céramique.
Telle qu'elle est ordinairement produite, la céramique biphasique de cette invention n'est pas poreuse. On peut cependant conférer éventuellement un degré variable de porosité à la céramique, comme décrit ci-dessus, pour la nouvelle forme céramique de l'hydroxylapatite.
On peut également rendre la céramique biphasique résistante aux acides en la fluorurant, comme décrit ci-dessous pour l'hydroxylapatite céramique.
On peut préparer la nouvelle forme céramique d'hydroxylapatite qui est décrite ci-dessus, en faisant précipiter, dans un milieu aqueux à un pH de 10 à 12 environ, de l'hydrcxylapatite <EMI ID=23.1>
vement compris entre 1,62 et 1,72, en séparant l'hydroxylapatite précipitée de la solution, et en chauffant l'hydroxylapatite ainsi obtenue à une température et pendant un temps suffisants pour provoquer le frittage et une densification maximale de ladite hydroxylapatite pratiquement sans la décomposer.
Ainsi, on fait précipiter l'hydroxylapatite dans un milieu aqueux en faisant réagir l'ion calcium avec l'ion phosphate à
un pH de 10 à 12 environ. Tous les composés contenant du calcium ou du phosphate qui donnent des ions calcium et des ions phosphate en milieu aqueux conviennent, à condition que les ions qui sont respectivement combinés avec les ions calcium et les ions phosphate dans lesdits composés se séparent facilement de l'hydroxylapatite produite, ne s'incorporent pas eux-mêmes au réseau d'hydroxylapatite, ou ne gênent pas d'une autre manière
la précipitation ou l'isolement de l'hydroxylapatite sensiblement pure. Les composés qui donnent l'ion calcium sont, par exemple, le nitrate de calcium, l'hydroxyde de calcium, le carbonate de calcium, et les composés similaires. L'ion phosphate peut être fourni par le phosphate acide de diammonium, le phosphate d'ammonium, l'acide phosphorique, et les composés similaires. Dans le présent procédé, le nitrate de calcium et le phosphate acide de diammonium sont respectivement les sources préférées d'ions calcium et d'ions phosphate.
On procède commodément à la préparation de la nouvelle forme d'hydroxylapatite de la façon suivante. D'abord, on fait interagir du nitrate de calcium et du phosphate acide de diammonium dans un rapport molaire de 1,67 à 1, en solution aqueuse à un pH de 10 à 12 environ, de façon à former un précipité gélatineux d'hydroxylapatite. Le mode opératoire décrit par Hayek et al., Inorganic Syntheses, 7, 63 (1963), est satisfaisant pour cela.
On laisse alors la suspension gélatineuse d'hydroxylapatite
ainsi obtenue, rester en contact avec la solution d'origine, pendant un temps suffisant pour permettre au rapport calciumphosphore de l'hydroxylapatite en suspension d'atteindre une valeur d'environ 1,62 à 1,72. On y parvient commodément soit en agitant la suspension à la température ambiante pendant au moins
24 heures, ou bien en faisant bouillir la suspension pendant 10
à 90 minutes, ou bien en faisant d'abord bouillir puis en laissant reposer à la température ambiante. De préférence, on fait <EMI ID=24.1>
l'emploi de quantités beaucoup plus grandes de liant organique permet d'obtenir un produit céramique poreux comme décrit cidessus. On peut également utiliser d'autres liants organiques
et minéraux classiques et bien connus dans l'art céramique.
Il est habituellement commode, à ce stade, de découper ou façonner encore l'hydroxylapatite sèche pour lui donner en gros la forme voulue pour le produit final, en prenant en compte le retrait mentionné ci-dessus qui se produit au frittage.
Les corps d'hydroxylapatite, avant le frittage, doivent être uniformes et exempts de défauts. La présence de craquelures ou de fissures peut provoquer la cassure des morceaux pendant le processus de frittage- On fritte alors les produits à environ
1050-1250[deg.]C pendant approximativement 20 minutes à 3 heures, les températures et les temps étant en raison inverse l'un de l'autre.
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approximativement 0,5 � 1 heure. On peut ensuite polir ou usiner par des techniques classiques les corps céramiques denses et durs ainsi obtenus.
Il est crucial, dans le procédé précédent, de préparer l'hydroxylapatite sous la forme d'un précipité gélatineux à partir d'une solution aqueuse, car c'est uniquement dans cet état gélatineux de cohésion que l'hydroxylapatite peut être façonnée ou moulée puis séchée et frittée en donnant une forme macroscopique de céramique. L'hydroxylapatite particulaire ou granulaire sèche ne peut être reconstituée dans cet état gélatineux de cohésion. Si, par exemple, on met l'hydroxylapatite en poudre en suspension dans de l'eau et si on la filtre, on obtient un gâteau de filtration particulaire et sans cohésion qui sèche et s'émiette simplement et ne peut être façonné, moulé ou transformé en une forme macroscopique de la céramique.
D'autre part, bien qu'on puisse comprimer mécaniquement l'hydroxylapatite en poudre pour former un corps modelé, par exemple une tablette, quand on la fritte selon le procédé de cette invention, le produit obtenu est
/pas
très poreux, et ne se scinde /suivant des plans lisses mais se désagrège simplement en morceaux grossiers.
Bien que la formaton d'hydroxylapatite en milieu aqueux soit un processus complexe et incomplètement élucidé, on pense généralement que les ions calcium et les ions phosphate se combinent initialement en formant une hydroxylapatite pauvre en calcium, <EMI ID=26.1>
présence d'ions calcium, cette espèce subit alors une lente transformation en hydroxylapatite ayant un rapport calcium-phosphore de 1,67. [Eanes et al., Nature 208, 365 (1965), et Bett et al., J. Amer. Chem. Soc. 89, 5535 (1967)]. Ainsi, afin d'obtenir une céramique comprenant de l'hydroxylapatite sensiblement pure, il est impératif, dans le procédé de cette invention, de laisser le précipité gélatineux initial d'hydroxylapatite rester en contact avec la solution d'origine pendant un temps suffisant pour permettre à son rapport calcium-phosphore d'atteindre une valeur d'environ 1,62 à 1,72. Si l'on s'écarte beaucoup de cet intervalle, on obtient un produit céramique moins translucide.
Par exemple, si on fait précipiter l'hydroxylapatite à la température ambiante et si on la recueille dans les/heures qui suivent la précipitation, on constate que son rapport calcium-phosphore est égal à environ 1,55-1,57, et que la céramique que-l'on en obtient finalement est opaque et s'avère, par diffraction des rayons X, être un mélange comprenant de l'hydroxylapatite et de la whitlockite. En fait, comme décrit plus en détail ci-dessous, un matériau dont le rapport calcium-phosphore est égal à environ 1,44-1,60 est utile pour la préparation de la céramique biphasique décrite plus haut.
Ainsi, bien que le procédé de l'invention procure une céramique translucide comprenant de l'hydroxylapatite sensiblement pure, eu égard au mode de formation incomplètement élucidé de l'hydroxylapatite en milieu aqueux, on peut avoir intérêt à contrôler la formation de l'hydroxylapatite afin de s'assurer que la stoechiométrie calcium-phosphore voulue a été obtenue et que le produit, une fois fritté, comprendra de l'hydroxylapatite sensiblement pure. On y parvient commodément
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séparant le produit, en séchant et en frittant comme décrit plus haut et en faisant subir à la céramique ainsi produite une analyse élémentaire et une analyse aux rayons X.
La température et la durée du frittage sont également cruciaux pour le procédé de l'invention. Ainsi, on peut transformer l'hydroxylapatite non frittée ayant le rapport voulu calciumphosphore de 1,62-1,72, en la céramique de cette invention, en la chauffant à une température d'environ 1050 à 1200[deg.]C. A la température de 1050[deg.]C, le frittage complet et la densification maximale peuvent demander 2 à 3 heures, tandis qu'à 1200[deg.]C, le <EMI ID=28.1>
d'effectuer le frittage à une température d'approximativement
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inférieure à 1050[deg.]C ne donnera qu'un frittage incomplet quelle que soit la durée du chauffage, tandis qu'un chauffage au-delà de 1250[deg.]C pendant plus d'une heure provoquera une décomposition partielle de l'hydroxylapatite en whitlockite.
On peut préparer la céramique biphasique décrite ci-dessus, comprenant une première phase d'hydroxylapatite et une seconde phase de whitlockite, en faisant précipiter, dans une solution aqueuse à un pH de 10 à 12 environ, un composé du phosphate de calcium dont le rapport molaire du calcium au phosphore est
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1,46 et 1,57, en séparant le précipité de la solution, et en chauffant le solide ainsi obtenu à une température et pendant un temps suffisants pour provoquer son frittage et sa densification maximale.
On obtient le composé de phosphate de calcium ayant la stoechiométrie requise, à savoir Ca/P = 1,44-1,60, en faisant interagir l'ion calcium et l'ion phosphate en milieu aqueux à
pH 10-12, en utilisant les mêmes sourcesdions calcium et ions phosphate que celles décrites plus haut pour la préparation de l'hydroxylapatite à une seule phase. Le nitrate de calcium et le phosphate acide de diammonium sont les réactifs préférés.
Ainsi, on peut préparer la céramique biphasique en faisant interagir du nitrate de calcium et du phosphate acide de diammonium dans un rapport molaire de 1,67 à 1, c'est-à-dire comme décrit plus haut pour la préparation de l'hydroxylapatite céramique à une seule phase, à condition de ne pas chauffer le précipité gélatineux initial et de le laisser demeurer en contact avec la solution d'origine pendant pas plus de 4 heures environ, ou bien à condition de ne pas laisser le rapport molaire du calcium au phosphore du précipité dépasser une valeur de 1,60 environ.
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tite céramique à une seule phase, on sépare le précipité de phosphate de calcium de la solution, on le lave, facultativement on le façonne ou on le moule sous une forme convenable et, éventuellement, on le sèche et on l'isole avant le frittage.
On peut également traiter la suspension de phosphate de <EMI ID=32.1>
ions fluorure comme décrit plus haut pour l'hydroxylapatite à une seule phase.
On effectue le frittage par chauffage à 1050-1350[deg.]C environ, pendant approximativement 20 minutes à 3 heures.
La proportion de whitlockite contenue dans la céramique ainsi produite dépend du moment où on sépare le précipité de la solution d'origine, et elle peut s'échelonner entre 2 et 83% environ. Ainsi, quand on isole le produit 5 minutes après la précipitation, son rapport calcium-phosphore est de 1,55, et la céramique que l'on en tire finalement contient environ 83 % de whitlockite. Si on isole le produit 2 heures après la précipitation, son rapport calcium-phosphore est de 1,57 et la céramique résultante contient environ 61 % de whitlockite. L'isolement du produit 4,5 heures après la précipitation fournit finalement une céramique dont on estime qu'elle contient 2 % de whitlockite, c'est-à-dire un pourcentage qui n'est guère décelable par diffraction des rayons X, cette méthode ayant une sensibilité de concentration minimale de 2 à 3 %.
Bien entendu, si on laisse le produit demeurer en contact avec la solution d'origine pendant plus de 7 heures environ, la céramique finalement obtenue est pratiquement de l'hydroxylapatite à une seule phase.
Ou bien, on peut préparer la céramique biphasique selon la présente invention en faisant réagir l'ion calcium avec l'ion phosphate dans un rapport molaire approximatif de 1,50-1,60 à 1. De cette façon. le rapport molaire du calcium au phosphore dans le précipité de phosphate de calcium ne peut dépasser une valeur de 1,60 environ, quel que soit le temps pendant lequel ledit précipité reste en contact avec la solution d'origine.
Ainsi, on peut préparer la céramique biphasique selon la présente invention de la même façon que celle décrite plus haut pour la préparation de l'hydroxylapatite céramique à une seule phase, à ceci près que l'on fait interagir les réactifs, c'est-à-
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des céramiques comprenant environ 30 à 50 % d'hydroxylapatite et
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On peut enrichir davantage la céramique en phase whitlockite en combinant les caractéristiques des deux procédés précédents, c'est-à-dire en faisant interagir l'ion calcium avec l'ion phos- <EMI ID=35.1>
en isolant le composé de phosphate de calcium précipité dans un bref délai, de préférence d'environ 5 minutes à 4 heures, après la précipitation. Les céramiques ainsi produites comprennent environ 10 à 30 % d'hydroxylapatite et 70 à 90 % de whitlockite.
On sait que l'hydroxylapatite subit une décomposition en whitlockite à 1250[deg.]C environ, et on se rendra donc compte qu'un chauffage prolongé de l'hydroxylapatite céramique à une seule phase de cette invention à des températures de 1250[deg.]C environ
ou plus, provoquera une décomposition partielle de ladite hydroxylapatite en whitlockite, procurant ainsi encore un autre procédé de production de la céramique biphasique selon l'invention.
L'invention a également pour objet une composition de réparation des dents comprenant un mélange de l'hydroxylapatite céramique selon l'invention et d'un liant polymérisable ou polymérisé qui est compatible avec les conditions qui règnent dans la cavité buccale. La composition de réparation des dents, selon cette invention, comprend d'environ 10 à 90 %, de préférence 60 à 80 %, en poids, d'hydroxylapatite céramique finement divisée, le reste de ladite composition, soit environ 10 à 90 % en poids, comprenant un liant polymérisable ou polymérisé et acceptable sur le plan dentaire, ainsi que des catalyseurs de polymérisation appropriés et connus comme les peroxydes de cétone aliphatique, le peroxyde de benzoyle, etc., des diluants réactifs comme le diméthacrylate de di-,tri- et tétraéthylêne glycol,
des durcisseurs comme les acrylamides substitués sur l'azote par un groupement 3-oxohydrocarbure, tels que ceux qui sont décrits dans le brevet E.U.A.
N[deg.] 3.277.056, délivré le 4 octobre 1966, des promoteurs ou accélérateurs comme les acétyl acétonates de métaux, les amines tertiaires, par exemple la N,N-bis-(2-hydroxyéthyl)-p-toluidine, etc., ou des agents de réticulation comme l'oxyde de zinc, etc., qui sont présents en quantités s'échelonnant d'environ 0,01 à
45 % du poids de la composition totale. Bien que ceci ne soit pas indispensable, on peut ajouter à ladite composition, à raison de 0,05 à 10 % de son poids total, un comonomère tensio-actif
<EMI ID=36.1>
N-phényl glycine et du méthacrylate de glycidyle qui est décrit dans le brevet E.U.A. N[deg.] 3.200.142, délivré le 10 août 1965, le
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triméthoxysilane, le vinyltrichlorosilane, etc. Ce liant ou <EMI ID=38.1>
modes opératoires décrits par Turesky et al., supra. Après usage, on repolit simplement les corps céramiques pour disposer d'une nouvelle surface d'essai.
Telle qu'elle est ordinairement produite, la céramique de cette invention n'est pas seulement dense mais aussi non poreuse, et si un matériau non poreux est essentiel pour les applications dentaires, un certain degré de porosité des dispositifs d'implantation peut être avantageux en permettant la circulation des humeurs et la croissance interne des tissus. On peut conférer
un degré variable de porosité à la céramique de l'invention, d'une manière similaire à celle qui est décrite par Monroe et al.,
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tite des substances organiques comme l'amidon, la cellulose, le coton, ou le collagène, en quantités s'échelonnant d'environ 5 à 25 % en poids. Pendant le processus de frittage ultérieur, on brûle ces substances organiques, ce qui donne naissance à des trous et des canaux dans le produit céramique qui, sinon, ne serait pas poreux. Ou bien, on peut obtenir la porosité mécaniquement en perçant ou en usinant des trous et des ouvertures dans la céramique non poreuse.
De cette manière, on peut rendre poreuse au point d'implantation une dent artificielle composée de la céramique selon cet aspect de l'invention, tandis que la surface exposée de la dent demeure non poreuse. On peut procéder à l'implantation comme rapporté par Hodosh et al., Journal of the American Dental Association 70, 362 (1965). Ou bien, on peut associer la céramique
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décrit ci-dessous, et utiliser la composition résultante comme revêtement d'implants métalliques comme décrit dans le brevet E.U.A. N[deg.] 3.609.�67, délivré le 5 octobre 1971.
Le second aspect de l'invention mentionné ci-dessus réside dans un produit céramique fritte, polycristallin, isotrope, qui est résistant, dur , dense et blanc, et qui comprend comme première phase d'environ 14 à 98 % en poids d'hydroxylapatite,
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et qui se caractérise par l'absence de pores et par un clivage le long de plans incurvés lisses.
La whitlockite, également appelée phosphate tricalcique, est
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Le terme "whitlockite" tel qu'il est utilisé ici, désigne soit la phase a , soit la phase 0 , soit encore un mélange de ces deux phases.
La céramique biphasique de cette invention demeure un matériau polycristallin poreux quelles que soient les concentrations relatives d'hydroxylapatite et de whitlockite qu'elle contient.
On se rendra compte cependant que l'hydroxylapatite et la whitlockite ont des propriétés physiques différentes, et donc que le% propriétés physiques, par exemple la masse volumique et les propriétés optiques de la céramique biphasique, dépendront des proportions relatives d'hydroxylapatite et de whitlockite qu'elle contient. Par exemple, la masse volumique théorique de la whitlockite est plus petite que celle de l'hydroxylapatite, et, par conséquent, la masse volumique observée d'un échantillon de céramique biphasique contenant environ 40 % d'hydroxylapatite et
60 % de whitlockite est de 2,98 g/cm<3>, contre une masse volumique de 3,10 g/cm pour un échantillon d'hydroxylapatite pure.
La céramique biphasique décrite ci-dessus est également biocompatible et convient donc comme matériau de prothèse chirurgicale. Ainsi, on peut mouler ou usiner ce matériau sous forme de prothèses osseuses et articulaires, ou bien sous toutes formes convenables pour l'obturation d'un vide ou d'un défaut dans un
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à partir de cette céramique biphasique finira par se résorber et par être remplacée par la croissance interne des tissus durs biologiques naturels. Bien entendu, l'importance de la croissance interne des tissus dépendra de la proportion de whitlockite résorbable contenue dans la céramique.
Telle qu'elle est ordinairement produite, la céramique biphasique de cette invention n'est pas poreuse. On peut cependant conférer éventuellement un degré variable de porosité à la céramique, comme décrit ci-dessus, pour la nouvelle forme céramique de l'hydroxylapatite.
On peut également rendre la céramique biphasique résistante aux acides en la fluorurant, comme décrit ci-dessous pour l'hydroxylapatite céramique.
On peut préparer la nouvelle forme céramique d'hydroxylapatite qui est décrite ci-dessus, en faisant précipiter, dans un milieu aqueux à un pH de 10 à 12 environ, de l'hydroxylapatite <EMI ID=45.1>
vement compris entre 1,62 et 1,72, en séparant l'hydroxylapatite précipitée de la solution; et en chauffant l'hydroxylapatite ainsi obtenue à une température et pendant un temps suffisants pour provoquer le frittage et une densification maximale de ladite hydroxylapatite pratiquement sans la décomposer.
Ainsi, on fait précipiter l'hydroxylapatite dans un milieu aqueux en faisant réagir l'ion calcium avec l'ion phosphate à
un pH de 10 à 12 environ. Tous les composés contenant du calcium ou du phosphate qui donnent des ions calcium et des ions phosphate en milieu aqueux conviennent, à condition que les ions qui sont respectivement combinés avec les ions calcium et les ions phosphate dans lesdits composés se séparent facilement de l'hydroxylapatite produite, ne s'incorporent pas eux-mêmes au réseau d'hydroxylapatite, ou ne gênent pas d'une autre manière
la précipitation ou l'isolement de l'hydroxylapatite sensiblement pure. Les composés qui donnent l'ion calcium sont, par exemple, le nitrate de calcium, l'hydroxyde de calcium, le carbonate de calcium, et les composés similaires. L'ion phosphate peut être fourni par le phosphate acide de diammonium, le phosphate d'ammonium, l'acide phosphorique, et les composés similaires. Dans le présent procédé, le nitrate de calcium et le phosphate acide de diammonium sont respectivement les sources préférées
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d'hydroxylapatite de la façon suivante. D'abord, on fait interagir du nitrate de calcium et du phosphate acide de diammonium dans un rapport molaire de 1,67 à 1, en solution aqueuse à un pH de 10 à 12 environ, de façon à former un précipité gélatineux d'hydroxylapatite. Le mode opératoire décrit par Hayek et al., Inorganic Syntheses, 7, 63 (1963), est satisfaisant pour cela.
On laisse alors la suspension gélatineuse d'hydroxylapatite
ainsi obtenue, rester en contact avec la solution d'origine, pendant un temps suffisant pour permettre au rapport calciumphosphore de l'hydroxylapatite en suspension d'atteindre une valeur d'environ 1,62 à 1,72. On y parvient commodément soit en agitant la suspension à la température ambiante pendant au moins
24 heures, ou bien en faisant bouillir la suspension pendant 10
à 90 minutes, ou bien en faisant d'abord bouillir puis en laissant reposer à la température ambiante. De préférence, on fait <EMI ID=47.1>
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sépare alors l'hydroxylapatite de la solution par des moyens convenables, par exemple par centrifugation et filtration sous vide. Le produit gélatineux ainsi recueilli contient une forte proportion d'eau emprisonnée, dont on peut éliminer la majeure partie par essorage. Si on le désire, on peut découper ou façonner sous une forme appropriée le matériau humide résultant, ressemblant à de l'argile, ou bien on peut le couler dans un moule convenable. Il faut noter qu'il se produit ordinairement un retrait d'approximativement 25 % quand on sèche l'hydroxylapatite humide, et qu'un nouveau retrait de 25 % environ se produit pendant le frittage décrit ci-après. Il faut, bien entendu, prendre ceci en compte lorsqu'on façonne ou l'on moule le matériau. On peut chauffer lentement le produit humide jusqu'à la
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toute l'eau restante aura été chassée. Le maintien de la tempé-
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3 heures, provoque alors le frittage et une densification maximale du produit. D'ordinaire, il est préférable d'isoler le produit sec avant de le fritter. Ainsi, on peut sécher le produit humide
<EMI ID=51.1>
bien jusqu'à ce qu'il ne contienne plus que 0 à 2 % environ d'eau. Il est généralement préférable d'utiliser des conditions de séchage d'approximativement 90[deg.] à 95[deg.]C pendant environ 15 h, ou bien jusqu'à ce que la teneur en eau ait été ramenée à environ 1 à 2 %. L'hydroxylapatite obtenue de cette façon est cassante et poreuse, mais elle a une résistance mécanique considérable.
Il peut se produire au séchage une certaine fragmentation ou fissuration du matériau qui ressemble à.l'argile, surtout si on utilise un gâteau de filtration épais. Il est cependant facile d'obtenir des morceaux ayant une surface de 100 cm<2> et une épaisseur de 3 mm. On peut réduire au minimum ou même empêcher la fragmentation ou la fissuration pendant le séchage, en ajoutant
à la suspension d'hydroxylapatite fraîchement précipitée environ 0,4 à 0,6 % en poids d'un liant organique comme le collagène, la cellulose en poudre ou le coton, de préférence environ 0,5 % de collagène. Le liant organique se volatilise pendant le frittage ultérieur, et les caractéristiques physiques du produit céramique apparaissent pratiquement inchangées par rapport à celles du <EMI ID=52.1>
l'emploi de quantités beaucoup plus grandes de liant organique permet d'obtenir un produit céramique poreux comme décrit cidessus. On peut également utiliser d'autres liants organiques et minéraux classiques et bien connus dans l'art céramique.
Il est habituellement commode, à ce stade, de découper ou façonner encore l'hydroxylapatite sèche pour lui donner en gros la forme voulue pour le produit final, en prenant en compte le retrait mentionné ci-dessus qui se produit au frittage.
Les corps d'hydroxylapatite, avant le frittage, doivent être uniformes et exempts de défauts. La présence de craquelures ou de fissures peut provoquer la cassure des morceaux pendant le processus de frittage. On fritte alors les produits à environ
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températures et les temps étant en raison inverse l'un de l'autre. Le frittage est, de préférence, effectué à 1100-1200[deg.]C pendant approximativement 0,5 à 1 heure. On peut ensuite polir ou usiner par des techniques classiques les corps céramiques denses et durs ainsi obtenus.
Il est crucial, dans le procédé précédent, de préparer l'hydroxylapatite sous la forme d'un précipité gélatineux à partir d'une solution aqueuse, car c'est uniquement dans cet état gélatineux de cohésion que l'hydroxylapatite peut être façonnée ou moulée puis séchée et frittée en donnant une forme macroscopique de céramique, L'hydroxylapatite particulaire ou granulaire sèche ne peut être reconstituée dans cet état gélatineux de cohésion. Si, par exemple, on met l'hydroxylapatite en poudre en suspension dans de l'eau et si on la filtre, on obtient un gâteau de filtration particulaire et sans cohésion qui sèche et s'émiette simplement et ne peut être façonné, moulé ou transformé en une forme macroscopique de la céramique.
D'autre part, bien qu'on puisse comprimer mécaniquement l'hydroxylapatite en poudre pour former un corps modelé, par exemple une tablette, quand on la fritte selon le procédé de cette invention, le produit obtenu est
,pas
très poreux, et ne se scinde suivant des plans lisses mais se désagrège simplement en morceaux grossiers.
Bien que la formaton d'hydroxylapatite en milieu aqueux soit un processus complexe et incomplètement élucidé, on pense généralement que les ions calcium et les ions phosphate se combinent initialement en formant une hydroxylapatite pauvre en calcium, <EMI ID=54.1>
présence d'ions calcium, cette espèce subit alors une lente transformation en hydroxylapatite ayant un rapport calcium-phosphore de 1,67. [Eanes et al., Nature 208, 365 (1965), et Bett et al., J. Amer. Chem. Soc. 89, 5535 (1967)]. Ainsi, afin d'obtenir une céramique comprenant de l'hydroxylapatite sensiblement pure, il est impératif, dans le procédé de cette invention, de laisser le précipité gélatineux initial d'hydroxylapatite rester en contact avec la solution d'origine pendant un temps suffisant pour permettre à son rapport calcium-phosphore d'atteindre une valeur d'environ 1,62 à 1,72. Si l'on s'écarte beaucoup de cet intervalle, on obtient un produit céramique moins translucide.
Par exemple, si on fait précipiter l'hydroxylapatite à la température ambiante et si on la recueille dans les/heures qui suivent la précipitation, on constate que son rapport calcium-phosphore est égal à environ 1,55-1,57, et que la céramique que-l'on en obtient finalement est opaque et s'avère, par diffraction des rayons X, être un mélange comprenant de l'hydroxylapatite et de la whitlockite. En fait, comme décrit plus en détail ci-dessous, un matériau dont le rapport calcium-phosphore est égal à environ 1,44-1,60 est utile pour la préparation de la céramique biphasique décrite plus haut.
Ainsi, bien que le procédé de l'invention procure une céramique translucide comprenant de l'hydroxylapatite sensiblement pure, eu égard au mode de formation incomplètement élucidé de l'hydroxylapatite en milieu aqueux, on peut avoir intérêt à contrôler la formation de l'hydroxylapatite afin de s'assurer que la stoechiométrie calcium-phosphore voulue a été obtenue et que le produit, une fois fritté, comprendra de l'hydroxylapatite sensiblement pure. On y parvient commodément en prélevant une fraction de la suspensiondhydroxylapatite, en séparant le produit, en séchant et en frittant comme décrit plus haut et en faisant subir à la céramique ainsi produite une analyse élémentaire et une analyse aux rayons X.
La température et la durée du frittage sont également cruciaux pour le procédé de l'invention. Ainsi, on peut transformer l'hydroxylapatite non frittée ayant le rapport voulu calciumphosphore de 1,62-1,72, en la céramique de cette invention, en
la chauffant à une température d'environ 1050 à 1200[deg.]C. A la
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<EMI ID=56.1> <EMI ID=57.1>
d'effectuer le frittage à une température d'approximativement
1100[deg.]C pendant une heure environ. Une température sensiblement
<EMI ID=58.1>
que soit la durée du chauffage, tandis qu'un chauffage au-delà de 1250[deg.]C pendant plus d'une heure provoquera une décomposition partielle de l'hydroxylapatite en whitlockite.
On peut préparer la céramique biphasique décrite ci-dessus, comprenant une première phase d'hydroxylapatite et une seconde phase de whitlockite, en faisant précipiter, dans une solution aqueuse à un pH de 10 à 12 environ, un composé du phosphate de calcium dont le rapport molaire du calcium au phosphore est approximativement compris entre 1,44 et 1,60, de préférence entre 1,46 et 1,57, en séparant le précipité de la solution, et en chauffant le solide ainsi obtenu à une température et pendant un temps suffisants pour provoquer son frittage et sa densification maximale.
On obtient le composé de phosphate de calcium ayant la stoechiométrie requise, à savoir Ca/P = 1,44-1,60, en faisant interagir l'ion calcium et l'ion phosphate en milieu aqueux à
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phosphate que celles décrites plus haut pour la préparation de l'hydroxylapatite à une seule phase. Le nitrate de calcium et le phosphate acide de diammonium sont les réactifs préférés.
Ainsi, on peut préparer la céramique biphasique en faisant interagir du nitrate de calcium et du phosphate acide de diammonium dans un rapport molaire de 1,67 à 1, c'est-à-dire comme décrit plus haut pour la préparation de l'hydroxylapatite céramique à une seule phase, à condition de ne pas chauffer le précipité gélatineux initial et de le laisser demeurer en contact avec la solution d'origine pendant pas plus de 4 heures environ, ou bien à condition de ne pas laisser le rapport molaire du calcium au phosphore du précipité dépasser une valeur de 1,60 environ .
Comme décrit plus haut pour la préparation de l'hydroxylapatite céramique à une seule phase, on sépare le précipité de phosphate de calcium de la solution, on le lave, facultativement on le façonne ou on le moule sous une forme convenable et, éventuellement, on le sèche et on l'isole avant le frittage.
On peut également traiter la suspension de phosphate de <EMI ID=60.1>
ions fluorure comme décrit plus haut pour l'hydroxylapatite à une seule phase.
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pendant approximativement 20 minutes à 3 heures.
La proportion de whitlockite contenue dans la céramique ainsi produite dépend du moment où on sépare le précipité de la solution d'origine, et elle peut s'échelonner entre 2 et 83% environ. Ainsi, quand on isole le produit 5 minutes après la précipitation, son rapport calcium-phosphore est de 1,55, et la céramique que l'on en tire finalement contient environ 83 % de whitlockite. Si on isole le produit 2 heures après la précipitation, son rapport calcium-phosphore est de 1,57 et la céramique résultante contient environ 61 % de whitlockite. L'isolement du produit 4,5 heures après la précipitation fournit finalement une céramique dont on estime qu'elle contient 2 % de whitlockite, c'est-à-dire un pourcentage qui n'est guère décelable par diffraction des rayons X, cette méthode ayant une sensibilité de concentration minimale de 2 à 3 %.
Bien entendu, si on laisse le produit demeurer en contact avec la solution d'origine pendant plus de 7 heures environ, la céramique finalement obtenue est pratiquement de l'hydroxylapatite à une seule phase.
Ou bien, on peut préparer la céramique biphasique selon la présente invention en faisant réagir l'ion calcium avec l'ion phosphate dans un rapport molaire approximatif de 1,50-1,60 à 1. De cette façon, le rapport molaire du calcium au phosphore dans le précipité de phosphate de calcium ne peut dépasser une valeur de 1,60 environ, quel que soit le temps pendant lequel ledit précipité reste en contact avec la solution d'origine.
Ainsi, on peut préparer la céramique biphasique selon la présente invention de la même façon que celle décrite plus haut pour la préparation de l'hydroxylapatite céramique à une seule phase, à ceci près que l'on fait interagir les réactifs, c'est-àdire le nitrate de calcium et le phosphate acide de diammonium,
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des céramiques comprenant environ 30 à 50 % d'hydroxylapatite et environ 50 à 70 % de whitlockite.
On peut enrichir davantage la céramique en phase whitlockite en combinant les caractéristiques des deux procédés précédents, c'est-à-dire en faisant interagir l'ion calcium avec l'ion phos- <EMI ID=63.1>
en. isolant le composé de phosphate de calcium précipité dans un bref délai, de préférence d'environ 5 minutes à 4 heures, après la précipitation. 'Les céramiques ainsi produites comprennent environ 10 à 30 % d'hydroxylapatite et 70 à 90 % de whitlockite.
On sait que l'hydroxylapatite subit une décomposition en whitlockite à 12500C environ, et on se rendra donc compte qu'un chauffage prolongé de l'hydroxylapatite céramique à une seule phase de cette invention à des températures de 1250[deg.]C environ
ou plus, provoquera une décomposition partielle de ladite hydroxylapatite en whitlockite, procurant ainsi encore un autre procédé de production de la céramique biphasique selon l'invention.
L'invention a également pour objet une composition de réparation des dents comprenant un mélange de l'hydroxylapatite céra-
<EMI ID=64.1>
qui est compatible avec les conditions qui règnent dans la cavité buccale. La composition de réparation des dents, selon cette invention, comprend d'environ 10 à 90 %, de préférence 60 à 80 %, en poids, d'hydroxylapatite céramique finement divisée, le reste de ladite composition, soit environ 10 à 90 % en poids, comprenant un liant polymérisable ou polymérisé et acceptable sur le plan dentaire, ainsi que des catalyseurs de polymérisation appropriés et connus comme les peroxydes de cétone aliphatique, le peroxyde de benzoyle, etc., des diluants réactifs comme le diméthacrylate de di-,tri- et tétraéthylène glycol, des durcisseurs comme les acrylamides substitués sur l'azote par un groupement 3-oxohydrocarbure, tels que ceux qui sont décrits dans le brevet E.U.A.
N[deg.] 3.277.056, délivré le 4 octobre 1966, des promoteurs ou accélérateurs comme les acétyl acétonates de métaux, les amines tertiaires, par exemple la N,N-bis-(2-hydroxyéthyl)-p-toluidine, etc., ou des agents de réticulation comme l'oxyde de zinc, etc., qui sont présents en quantités s'échelonnant d'environ 0,01 à
45 % du poids de la composition totale. Bien que ceci ne soit pas indispensable, on peut ajouter à ladite composition, à raison de 0,05 à 10 % de son poids total, un comonomère tensio-actif ou agent d' "accrochage", comme le produit de la réaction de la N-phényl glycine ec du méthacrylate de glycidyle qui est décrit dans le brevet E.U.A. N[deg.] 3.200.142, délivré le 10 août 1965, le méthacryloxyprcpyltrimëthoxysilane, le 3,4-époxycyclohexyléthyltriméthoxysilane, le vinyltrichlorosilane, etc. Ce liant ou <EMI ID=65.1>
la résine et de la composition d'obturation dentaire avec la dent naturelle. Ainsi, on broie l'hydroxylapatite céramique qui fait l'objet de cette invention, à une granulométrie convenable d'environ 5 à 100 microns, en u-ilisant des techniques de broyage classiques, puis on la mélange avec une quantité appropriée d'une résine normale connue dans la technique de répara-
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méthacrylate de méthyle, l'acide polyacrylique, les polyesters insaturés de fumarate-phtalate de propylène glycol tels que ceux qui sont vendus par la société Allied Chemical Co. sous la référence "23 LS8275" et par la société Pittsburgh Plate Glass sous le nom de "Selectron 580001", les polyesters insaturés et modifiés par le styrène comme les "Glidpol 1008, G-136 et 4CSSO" de la société Glidden, des résines époxy comme 1' "Araldite 6020" . de la société Ciba, le "ERL2774" de la société Union Carbide,
et le monomère de bisacrylate préparé à partir du méthacrylate
de glycidyle et du bisphénol A, qui est décrit dans le brevet E.U.A. N[deg.] 3.066.112, délivré le 27 novembre 1962. La résine peut comprendre un seul monomère ou un mélange de deux comonomères ou plus. On peut facultativement ajouter à la composition précédente des additifs tels que des colorants, des pigments minéraux et des agents fluorescents, selon les principes connus dans la technique qui concerne ces produits. Il convient de mélanger la résine, l'hydroxylapatite céramique et les ingrédients facultatifs tels que les silanes servant de liants, les colorants, les pigments minéraux ou les agents fluorescents, avant l'addition
du catalyseur, du durcisseur, de l'agent de réticulation, du promoteur et/ou de l'accélérateur. Cependant, l'ordre dans lequel on mélange les ingrédients n'est pas crucial, et on peut mélanger lesdits ingrédients en même temps. En utilisant des techniques classiques, on peut utiliser la composition ainsi produite comme matériau d'obturation dentaire, comme ciment dentaire, comme revêtement de l'alvéole dentaire, comme couverture de la pulpe dentaire, ou bien on peut couler la composition dans un moule convenable pour produire une dent artificielle ou un dentier artificiel.
Il est bien entendu très avantageux que le matériau utilisé dans la cavité buccale soit résistant à la carie. On atteint facilement cet objectif, dans la pratique de la présente invention, <EMI ID=67.1>
forme de fluorure d'ammonium ou de fluorure stanneux, à la suspension d'hydroxylapatite fraîchement précipitée. La céramique produite par frittage du produit résultant est très résistante
à l'attaque par les acides lactique acétique' et citrique', méthode in vitro normalisée de détermination de la résistance à la carie. Ou bien, on peut conférer une résistance à la carie
à la céramique finie en l'exposant à une solution aqueuse de 0,5 à 5 % de fluorure de sodium, pendant environ 12 heures à 5 jours. De préférence, on laisse séjourner le corps céramique dans une solution aqueuse d'environ 5 % de fluorure de sodium pendant environ 4 jours.
L'homme de l'art se rendra, bien entendu, compte que, outre les liants organiques et minéraux et l'ion fluorure, les matériaux céramique qui font l'objet de la présente invention peuvent également contenir de petites quantités d'autres éléments qui, s'ils ne modifient pas la nature essentielle des produits céramiques, peuvent leur conférer des caractéristiques utiles. Par exemple, on sait que le baryum et le strontium s'incorporent au réseau cristallin de l'apatite et que ces éléments sont considérablement plus opaques aux rayons X que le calcium. Par conséquent, l'addition d'une petite quantité d'ion baryum ou strontium à l'ion calcium avant la réaction de ce dernier avec l'ion phosphate,
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baryum ou au strontium qui, lorsqu'on l'utilisera dans une composition de réparation des dents comme décrit plus haut, assurera une absorption suffisante des rayons X pour permettre la détection de la dent obturée. On sait que le magnésium, qui s'incorpore également au réseau cristallin de l'apatite, ralentit la cristallisation de l'hydroxylapatite tout en favorisant la cristallisation de la whitlockite [Eanes et al., Cale. Tiss. Res. 2, 32 (1968)]. Ainsi, l'addition d'une petite quantité d'ion magnésium à l'ion calcium avant la réaction de ce dernier avec l'ion phosphate favorisera la formation de whitlockite en donnant finalement une céramique biphasique enrichie en whitlockite.
On a caractérisé les matériaux céramiques obtenus comme décrit ci-dessus, sur la base d'une ou plusieurs des méthodes suivantes : analyse élémentaire, mesure de la masse volumique, diffraction des rayons X, microscopie électronique de transmission,
<EMI ID=69.1> <EMI ID=70.1>
L'invention est illustrée par les exemples suivants mais sans être limitée par eux.
EXEMPLE 1
A un mélange agité contenant 130 ml de nitrate de calcium 1,63N (0,212 mole) et 125 ml d'ammoniaque concentrée, on ajoute goutte à goutte, en 20 minutes environ, un mélange contenant
16,75 g (0,127 mole) de phosphate acide de diammonium, 400 ml d'eau distillée et 150 ml d'ammoniaque concentrée. On fait bouillir 10 minutes la suspension résultante, on la refroidit
au bain de glace et on la filtre. On essore le gâteau de filtration à l'aide d'un tampon de caoutchouc, puis on le sèche pendant une nuit à 95[deg.]C. On chauffe un échantillon du gâteau résultant, qui est dur, poreux et cassant, dans un four électrique, pendant
115 minutes, jusqu'à une température finale de 1230[deg.]C, puis on
le refroidit à la température ambiante pour obtenir un produit céramique translucide qui est résistant, dur et blanc.
Les analyses élémentaires normales du produit céramique final et aussi de l'hydroxylapatite séchée avant frittage, ont
<EMI ID=71.1>
<EMI ID=72.1>
L'examen d'une coupe mince de la céramique par microscopie en lumière polarisée avec des grossissements de 130 et de 352,
a révélé que le matériau était pratiquement dépourvu de whitlockite. L'absence de biréfringence et de caractères structurels discernables tels que la forme, l'orientation, les limites, etc., des cristallites, a révélé qu'il s'agissait d'une structure microcristalline. Une comparaison avec les micrographies optiques d'une coupe mince de la tablette comprimée et frittée, dont ont rendu compte Monroe et al. (supra), a montré que les deux matériaux étaient structurellement dissemblables.
On a procédé à des mesures de diffraction des rayons X de manière classique. On a calculé les distances entre les plans et on a constaté qu'elles étaient virtuellement. identiques aux <EMI ID=73.1>
Data, ACA Monogram No. 5,668 (1963). L'examen aux rayons X a,
en outre, révélé que le matériau ne contenait pas plus d'environ
2 à 3 % de whitlockite, sensibilité de concentration minimale
du diffractomètre.
EXEMPLE 2
On ajuste à pH 11-12, avec environ 750 ml d'ammoniaque concentrée, une solution contenant 79,2 g (0,60 mole) de phosphate acide de diammonium dans 1500 ml d'eau distillée. On ajoute encore de l'eau distillée pour dissoudre le phosphate d'ammonium précipité, ce qui donne un volume total d'eau de 3200 ml. S'il
y a lieu, on ajuste de nouveau le pH à 11-12. On ajoute goutte
à goutte cette solution, en 30 à 40 minutes, à une solution énergiquement agitée, contenant une mole de nitrate de calcium dans 900 ml d'eau distillée préalablement ajustée à pH 12 avec environ 30 ml d'ammoniaque concentrée, puis on dilue à un volume de 1800 ml avec de l'eau distillée. Une fois l'addition terminée, on agite la suspension gélatineuse résultante pendant encore
10 minutes, puis on la fait bouillir 10 minutes, on cesse de la chauffer, on la recouvre et on la laisse reposer 15 à 20 heures
à la température ambiante. On fait décanter le liquide surnageant et on centrifuge la suspension restante.à 2000 tours/mn pendant 10 minutes. On remet en suspension le dépôt résultant dans 800 ml d'eau distillée et on centrifuge de nouveau à
2000 tours/mn pendant 10 minutes. On ajoute aux solides résiduels une quantité suffisante d'eau distillée pour avoir un volume total de 900 ml. En agitant énergiquement, on obtient une suspension homogène, essentiellement dépourvue de gros fragments ou d'agrégats. On verse la totalité de la suspension dans un entonnoir de BUchner en une seule fois, et on la filtre en appliquant un léger vide. Quand le gâteau de filtration commence à
se fissurer, on applique un tampon de caoutchouc et on augmente
le vide. Au bout d'une heure, on retire le tampon et on trans-
<EMI ID=74.1>
surface plate, et on le sèche 15 heures à 90-95[deg.]C, pour obtenir
90 à 100 g de morceaux cassants, poreux et blancs d'hydroxylapatite. On place des fragments de 1 à 4 cm2 et exempts de fissures et de craquelures dans un four électrique, et on porte la température à 1200[deg.]C en 100 mn, temps au bout duquel on laisse le four et son contenu revenir à la température ambiante. On <EMI ID=75.1>
poreu , blanc et translucide .
<EMI ID=76.1>
Après avoir procédé aux analyses précédentes, on s'est aperçu que la technique d'analyse utilisée ne permettait pas
la dissolution complète des échantillons et que les résultats étaient donc imprécis et très variables. Nonobstant les résultats analytiques ci-dessus, l'homogénéité substantielle de cet échantillon a été confirmée par les résultats suivants de la microscopie électronique. D'ailleurs, le produit de l'Exemple 3, qui a été préparé par un procédé essentiellement identique à celui de l'Exemple 2, avait bien les valeurs analytiques attendues, et on a, en outre, vérifié, par diffraction des rayons X et microscopie électronique, qu'il s'agissait bien d'hydroxylapatite homogène.
On a préparé des échantillons identiques en deux étapes,
en protégeant avec du chrome une reproduction au collodion de la surface de l'échantillon, puis en revêtant cette surface de carbone. L'examen des échantillons identiques par microscopie électronique de transmission a révélé une granulométrie assez uniforme sans apparence de pores ou de précipité de seconde phase soit dans les intervalles entre les grains, soit dans les grains eux-mêmes, dans la limite de 0,5 % environ, sensibilité de concentration minimale du microscope électronique. On a ensuite poli à un grain de 600, avec du papier au carbure de
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la pâte de diamant de 3 micromètres sur une meule métallographique recouverte d'une fine toile de nylon. On a ensuite décapé l'échantillon à l'acide fluorhydrique à 4 %, pendant
30 secondes. On a ensuite préparé des reproductions de la surface polie et décapée, puis on les a observées au microscope électronique. De nouveau, on n'a pas observé de secondes phases dans les intervalles entre les grains, mais il semblait y avoir un peu de petites particules de seconde phase dans la masse
des grains.
<EMI ID=78.1>
la compression et le module d'élasticité, et on les a trouvés
<EMI ID=79.1>
<EMI ID=80.1>
On a déterminé la résistance à la traction par l'essai normalisé de flexion en trois points, et on l'a trouvée égale à
<EMI ID=81.1>
On a constaté que le coefficient de dilatation thermique
<EMI ID=82.1>
<EMI ID=83.1>
On a trouvé une dureté de 480 par le procédé normalisé de Knoop. On a obtenu la même valeur pour toutes les directions de la force appliquée, ce qui révèle que le matériau est isotrope.
On a déterminé qualitativement la porosité en plongeant le matériau d'essai dans un colorant de fuchsine pendant 15 minutes, en le lavant à l'eau, en le séchant, puis en examinant si le matériau d'essai portait des traces de colorant résiduel. On a exécuté cet essai simultanément sur la forme non poreuse de la céramique fournie par cette invention, une tablette comprimée et frittée d'hydroxylapatite, et sur une dent naturelle. La tablette comprimée et frittée présentait une rétention considérable du colorant, alors que la nouvelle céramique de la présente invention et la dent naturelle ne présentaient aucune rétention visible de colorant. Dans une autre méthode, on a plongé le matériau d'essai dans de l'ammoniaque 6 fois normale, pendant 15 minutes, puis on l'a lavé à l'eau, on l'a séché et on l'a enveloppé dans du papier tournesol humide.
Toute ammoniaque restant emprisonnée dans les pores superficiels fait virer au bleu le papier tournesol environnant. Quand on a exécuté cet essai simultanément
sur la céramique de cette invention, une tablette comprimée et frittée d'hydroxylapatite,et sur une dent naturelle, le papier tournesol en contact avec la tablette comprimée et frittée a viré au bleu en indiquant la présence d'ammoniaque emprisonnée dans la tablette. On n'a pas observé de changement de couleur du papier tournesol en contact soit avec la nouvelle céramique de la présente invention, soit avec la dent naturelle.
EXEMPLE 3
En suivant un mode opératoire similaire à celui qui est décrit dans l'Exemple 2, mais en partant de 3 moles de nitrate de calcium et de 1,8 mole de phosphate acide de diammonium, on
a obtenu 304 g d'hydroxylapatite blanche, cassante et poreuse.
<EMI ID=84.1>
Le frittage à 1100[deg.]C pendant une heure a donné une céramique translucide, dure et blanche, dont la masse volumique était de 3,10 g/cm<3>. La diffraction des rayons X a révélé que ce matériau était de l'hydroxylapatite homogène. L'examen au microscope électronique a révélé une granulométrie des cristallites de 0,7
à 3 microns et l'absence de pores ou de précipités de seconde phase.
EXEMPLE 4
A. En suivant un mode opératoire similaire à celui qui est décrit dans l'Exemple 2, mais en employant la moitié des quantités qui y sont utilisées, on a fait précipiter dans la solution aqueuse une quantité d'hydroxylapatite estimée à 50 g. Après centrifugation et décantation, on a remis le dépôt minéral résiduel en suspension dans une quantité d'eau suffisante pour obtenir un volume total de 1 litre, et on l'a homogénéisé dans un
<EMI ID=85.1>
B. On a mélangé dans un mélangeur Waring pendant 3 minutes
<EMI ID=86.1>
200 ml d'eau. On a alors ajouté une fraction de 100 ml de la suspension aqueuse homogène d'hydroxylapatite, et on a mélangé encore 5 minutes le mélange résultant. On a alors filtré la suspension, et on a séché et fritté selon l'Exemple 2 le gâteau de filtration. Ce gâteau de filtration présentait, après séchage, très peu de craquelures et le produit céramique obtenu par frittage était légèrement poreux, selon l'essai au colorant de fuchsine qui est décrit plus haut.
C. On a mélangé 0,5 g de coton chirurgical déchiqueté dans
l'
200 ml d'eau dans un mélangeur Waring pendant 45 minutes ou bien jusqu'à obtenir une suspension presque homogène. On a alors ajouté une fraction de 100 ml de la suspension aqueuse homogène d'hydroxylapatite décrite dans l'Exemple 4A et on a poursuivi le mélange pendant encore 15 minutes. On a filtré la suspension résultante, puis on a séché et fritté selon l'Exemple 2 le gâteau
<EMI ID=87.1>
visiblement poreux.
EXEMPLE 5
A. On a mélangé 5 g de collagène (tendon d'Achille de bovin) dans 300 ml d'eau, dans un mélangeur Waring pendant 5 minutes. Le collagène a fixé de grandes quantités d'eau en formant une masse gélatineuse épaisse. Une petite quantité de collagène finement divisé (20-30 mg) est restée en suspension.
B. On a fait décanter la suspension du collagène finement
<EMI ID=88.1>
5 minutes avec une fraction de 100 ml de la suspension aqueuse homogène d'hydroxylapatite qui est décrite dans l'Exemple 4A.
On a filtré le mélange résultant et on a séché et fritté le gâteau de filtration selon l'Exemple 2. Le produit céramique est demeuré intact.et était pratiquement non-poreux.
C. On a mélangé environ 20 % du collagëne gélatineux épais dans un mélangeur Waring pendant 6 minutes avec 150 ml de la suspension aqueuse homogène d'hydroxylapatite qui est décrite dans l'Exemple 4A. On a filtré le mélange résultant et on a séché et fritté selon l'Exemple 2 le gâteau de filtration. Ce gâteau séché, avant frittage, est demeuré intact et avait une résistance mécanique considérable. La céramique obtenue par frittage était dure, résistante et visiblement poreuse.
EXEMPLE 6
On a laisse reposer dans du fluorure de sodium aqueux à 1 pendant 12 heures des échantillons du produit céramique préparé selon l'Exemple 2. On a ensuite exposé à de l'acide lactique à
10 % ces matériaux, ainsi que des échantillons de céramique non traitée et de dents naturelles. Au bout de 3 jours, la céramique traitée par le fluorure faisait apparaître une attaque par l'acide lactique sensiblement moindre que la céramique non traitée ou que l'émail des dents naturelles. Quand on l'a laissée reposer dans du fluorure de sodium aqueux à 1 % pendant 3 jours, la céramique n'était pas visiblement attaquée par l'acide lactique au bout de 3 jours,et au bout d'un mois elle n'avait subi qu'une légère- ' décomposition alors que les échantillons non traités s'étaient fortement décomposés.
EXEMPLE 7
En suivant un mode opératoire similaire à celui qui est décrit dans l'Exemple 2, mais en n'employant que la moitié des quantités qui y sont utilisées, on a fait précipiter dans la solution aqueuse une quantité d'hydroxylapatite estimée à 50 g.
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dans une quantité d'eau suffisante pour avoir un volume total de
500 ml. On a divisé cette suspension en 10 parties égales, que l'on a dilué chacune avec 50 ml d'eau et que l'on a traité au fluorure d'ammonium de la façon suivante. Aux échantillons 1, 2,
<EMI ID=90.1>
de fluorure d'ammonium aqueux contenant 0,00085 g d'ion fluorure par ml. On a traité les échantillons 6, 7 et 8 respectivement par 0,5, 1,0 et 10,0 ml de fluorure d'ammonium aqueux contenant 0,0085 g d'ion fluorure par ml. Aux échantillons 9 et 10, on a ajouté respectivement 2,0 et 4,0 ml de fluorure d'ammonium contenant 0,045 g d'ion fluorure par ml. On a ensuite secoué les suspensions sur un appareil rotatif pendant une heure et demie et on les a filtrées. On a essoré les gâteaux de filtration 15 minutes à l'aide d'un tampon de caoutchouc, on les a séchés deux jours à 95[deg.]C, puis on les a chauffés dans un four- électrique à une température de 1200[deg.]C. On a broyé les céramiques résultantes en poudres fines et on les a tamisées avec un tamis de maille
N[deg.] 325. On a mélangé 80 mg de chacun des échantillons de poudre avec 80 ml de solution tampon de lactate de sodium de pH 4,1
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effet de poignet. Au bout de 2, 9, 25 et 40 minutes après le mélange, on a prélevé une fraction de 3 ml de chaque mélange d'échantillon, on a immédiatement filtré ces fractions pour éliminer l'échantillon non dissous, et on a déterminé par colorimétrie la quantité de céramique solubilisée. Les résultats sont donnés dans le tableau A. Aux fins de comparaison, on a laissé reposer quatre jours dans un ml de fluorure de sodium à 5 % une partie frittée de l'échantillon N[deg.] 1. On a séparé le solide, on l'a lavé soigneusement à l'eau, on l'a séché, puis on lui a fait subir l'essai de dissolution décrit ci-dessus, en le dési-
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le Tableau A ci-dessous. On se rendra, bien entendu, compte que les conditions expérimentales décrites ci-dessus ne reproduisent pas bien les conditions qui règnent in vivo, mais qu'on les a choisies de façon à permettre une solubilisation suffisante de l'échantillon en un temps raisonnable donnant des indications précises sur l'effet relatif de la concentration de l'ion fluorure. Ainsi, on s'attend que les vitesses de dissolution in vivo de l'hydroxylapatite céramique soient considérablement moindres que <EMI ID=93.1>
constitue le lactate.
<EMI ID=94.1>
a- Essai apparemment incorrect.
EXEMPLE 8
On a rainé de gros morceaux de gâteau de filtration séché épais d'environ 3-4 mm, préparé selon l'Exemple 2 et ayant un rapport Ca/P de 1,64 à 1,66, et on les a divisés en plaques rectangulaires longues environ de 14 à 15 mm et larges de 7 à 8 mm, et on a percé un petit trou dans l'une des extrémités de chaque plaque. On a ensuite fritté selon l'Exemple 2 un millier de ces plaques et on les a polies très soigneusement en utilisant des techniques normales de meulage lapidaire. Les corps céramiques résultants, dont la masse volumique était de 3,12 à 3,14 g/cm<3>, étaient sous la forme de plaques rectangulaires longues d'approximativement 10 à 11 mm, larges d'approximativement 4 à 5 mm, et épaisses d'approximativement 2 à 3 mm, et présentant à l'une de leurs extrémités un trou dans lequel on a fait passer une certaine longueur de fil métallique.
On a utilisé ces plaques, que l'on pouvait ainsi suspendre à la profondeur voulue dans un tube à essai, comme surfaces d'essai pour l'évaluation des agents inhibiteurs de la plaque dentaire, comme décrit plus haut. EXEMPLE 9
On a ajusté à pH 11,4 avec 340 ml d'ammoniaque concentrée, une solution contenant 0,24 mole de phosphate acide de diammonium dans 600 ml d'eau distillée, et on a porté le volume final à 1280 ml avec de l'eau distillée. On a ajouté cette solution goutte à <EMI ID=95.1>
nant 0,4 mole de nitrate de calcium dans 360 ni d'eau distillée, préalablement ajustée à pH 11 avec de l'ammoniaque concentrée, et diluée à un volume de 420 ml avec de l'eau distillée. On a agité la suspension résultante sans la faire bouillir, et on a prélevé périodiquement des fractions de 250 ml et on a isolé les produits, on les a lavés et séchés comme décrit dans l'Exemple 2.
<EMI ID=96.1>
et on a déterminé la composition des produits céramiques résultants par diffraction des rayons X. Les résultats sont donnés dans le Tableau B.
<EMI ID=97.1>
a. Ces valeurs sont à la limite de la sensibilité de concentration minimale
du difractomètre à rayons X (2-3 %) , et leur précision est donc douteuse.
EXEMPLE 10
A. En suivant un mode opératoire semblable à celui qui est décrit dans l'Exemple 2, mais en utilisant 0,3 mole de nitrate de calcium et 0,2 mole de phosphate acide de diammonium, on
a obtenu un produit poreux, dur et cassant, ayant la composition
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<EMI ID=99.1>
matériau céramique résistant, dur, non poreux, blanc et assez opaque, comprenant approximativement 40 % d'hydroxylapatite et
60 % de whitlockite, selon la diffraction des rayons X.
B. En procédant à la réaction précédente mais en ajoutant dans l'ordre inverse les produits de départ, on a obtenu un produit comprenant approximativement 40 % d'hydroxylapatite et 60 % de whitlockite, et ayant un rapport Ca/P de 1,52 et une masse volumique de 2,982 g/cm<3>.
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On a traité par 95 ml d'ammoniaque concentrée une solution contenant 0,0625 mole de phosphate acide de dianunonium dans
150 ml d'eau distillée, et on a porté le volume final à 320 ml avec de l'eau distillée. On a ajouté cette solution goutte à goutte en 30 minutes à une solution énergiquement agitée contenant 0,1 mole de nitrate de calcium et 2,5 ml d'ammoniaque concentrée dans 180 ml d'eau distillée. On a agité 5 minutes la suspension résultante puis on l'a refroidie dans la glace pendant
45 minutes et on a isolé le solide en suspension, on l'a lavé et séché comme décrit dans l'Exemple 2 pour obtenir un solide dur, cassant, poreux et blanc, ayant la composition élémentaire suivante : Ca = 35,4 % ; P = 18,59 % ; Ca/P = 1,46. On a chauffé
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résistant, dur, non poreux et assez opaque, comprenant approximativement 14 % d'hydroxylapatite et 86 % de whitlockite, selon la diffraction des rayons X.
Les produits des Exemples 1 à 11 correspondent aux objets manufacturés de cette invention et ont leurs caractéristiques physiques décrites plus haut.
Les objets manufacturés obtenus selon les Exemples 1, 2, 3, 5B et 6 à 8 sont des corps céramiques résistants, durs, denses, blancs et translucides, comprenant de l'hydroxylapatite polycristalline isotrope et sensiblement pure, qui est dépourvue de pores, et dont la résistance à la compression est comprise approximativement entre 2.500 et 8.800 kg/cm<2>, dont la résistance à la traction est comprise approximativement entre 200 et
2.000 kg/cm<2>, dont le coefficient de dilatation thermique linéaire est compris approximativement entre 10 et 12 ppm par degré Celsius, dont la dureté Knoop est comprise approximativement entre 470 et 500 et dont le module d'élasticité est approximati-
5
vement égal à 4 x 10 kg/cm , et qui se caractérise . par un clivage le long de plans incurvés lisses- et par l'absence de biréfringence en lumière polarisée.
Les objets manufacturés obtenus selon les Exemples 4 et 5C, bien que formés par le même matériau obtenu selon les Exemples 1, 2, 3, 5B et 6 à 8, présentent des espaces vides ou des pores dont le nombre et la dimension varient. Il sera, bien entendu, évident que l'introduction de pores dans lesdits objets provoqua une modification de leurs propriétés physiques, par exemple une <EMI ID=102.1>
à la traction, de leur élasticité et de leur dureté.
EXEMPLE 12
On a préparé de la façon suivante une composition convenable comme ciment dentaire et agent d'obturation dentaire :
A. A une solution contenant 20 mg du produit de condensation de la N-phénylglycine et du méthacrylate de glycidyle
(décrit dans le brevet E.U.A. N[deg.] 3.200.142 et désigné ici par
le sigle NPG-GMA) dans 7 ml d'éthanol, on a ajouté 2,0 g d'hydroxylapatite céramique en poudre. Après avoir fait tourbillonner la solution pendant 5 minutes, on a fait évaporer l'éthanol sous vide à la température ambiante et on a séché le solide résiduel pendant 2 heures sous 1 mm de Hg.
B. On a mélangé un échantillon de 80 mg du matériau cidessus avec 0,4 mg de peroxyde de benzoyle et 30 mg d'un mélange 1:2 de méthacrylate d' hydroxyéthyle et du produit.de la réaction du bisphénol A et du méthacrylate de glycidyle décrit dans le brevet E.U.A. N[deg.] 3.066.112 et désigné dans la technique par l'abréviation Bis-GMA. On a placé le mélange résultant dans un moule cylindrique en acier dans lequel il s'est durci en 3 à 5 minutes. On a déterminé la résistance à la compression de quatre bouchons cylindriques ainsi préparés. La valeur moyenne était de 1.705 kg/cm<2>.
EXEMPLE 13
On a mélangé soigneusement un mélange comprenant 60 parties d'hydroxylapatite céramique en poudre, 13 parties de méthacrylate d'hydroxyéthyle, 27 parties du produit de la condensation du bisphénol A et du méthacrylate de glycidyle, 0,3 partie de N,Nbis-(2-hydroxyéthyl)-p-toluidine, et 0,8 partie de peroxyde de benzoyle, pour obtenir une formule fluide utile comme alvéole dentaire et comme agent d'obturation des fissures. On a versé ce mélange dans un moule cylindrique en acier, dans lequel il s'est durci en 3 minutes environ. On a déterminé la résistance
à la compression de 7 bouchons cylindriques ainsi préparés. La valeur moyenne était de 1.430 kg/cm .
EXEMPLE 14
On donne ci-après un exemple de formule utilisable comme matériau d'obturation dentaire.
A 5 ml de 2-propanol, on ajoute 0,5 g d'hydroxylapatite céramique en poudre. On fait ensuite évaporer le 2-propanol sous <EMI ID=103.1>
céramique toute eau d'hydratation. A 120 mg de l'hydroxylapatite en poudre ainsi traitée, on ajoute 0,3 mg de peroxyde de benzoyle puis 40 mg d'un mélange comprenant le produit de la condensation du bisphénol A et du méthacrylate de glycidyle, du diméthacrylate
<EMI ID=104.1>
toluidine, mélange qui est vendu par la société Lee Pharmaceuticals sous- la marque déposée Epoxylite HL-72. Avec une spatule, on
met ce mélange sous la forme d'une pâte lisse et on le place
dans des moules cylindriques en acier dans lesquels on la laisse reposer 4 heures. On retire les bouchons cylindriques des
moules et on essaie 3 échantillons, et on constate que leur résistance moyenne à la compression est de 1.560 kg/cm<2>.
EXEMPLE 15
A une solution contenant 30 mg du produit de la condensation
<EMI ID=105.1>
d'éthanol, on ajoute, en faisant tourbilloner,un gramme d'hydroxylapatite céramique en poudre. On fait évaporer l'éthanol sous vide à la température ambiante. A un mélange contenant 180 mg d'hydroxylapatite céramique en poudre ainsi traitée et 3,0 mg de peroxyde de benzoyle, on ajoute 74 mg d'un mélange contenant
60 parties du produit de la condensation du bisphénol A et du
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triéthylène glycol et, à l'aide d'une spatule, on met l'ag régat résultant sous la ferme d'une pâte lisse que l'on place dans des moules cylindriques en acier où on la laisse reposer 3 heures. On retire les bouchons cylindriques des moules et on essaie 4 échantillons et on constate que leur résistance moyenne à la compression est de 1.560 kg/cm<2>.
EXEMPLE 16
On prépare une composition convenable comme ciment dentaire et orthodontique ou comme agent temporaire d'obturation dentaire, en mélangeant ensemble 100 mg d'hydroxylapatite céramique en poudre, 300 mg d'oxyde de zinc et 300 mg d'acide polyacrylique
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cylindriques en acier dans lesquels il se durcit en 3 à 5 minutes environ. On retire les bouchons cylindriques des moules et on essaie 4 échantillons et on constate que leur résistance moyenne
<EMI ID=108.1>
<EMI ID=109.1> <EMI ID=110.1>
zinc ont été obtenus respectivement sous la forme des composants liquide et solide d'un ciment de polycarboxylate commercial vendu par la société ESPE G.m.b.H., R.F.A., sous la marque déposée Durelon.
EXEMPLE 17
On prépare une composition convenable comme ciment dentaire et comme agent d'obturation dentaire en mélangeant ensemble
6 parties en poids d'acide polyacrylique aqueux à 40 % avec un mélange contenant 6 parties en poids d'hydroxylapatite céramique en poudre et 4 parties en poids d'oxyde de zinc. La composition résultante a un temps de prise de 5 à 10 minutes environ. L'acide polyacrylique aqueux à 40 % et l'oxyde de zinc ont été obtenus respectivement sous la forme des composants liquide et solide d'un ciment de polycarboxylate commercial vendu par la Société ESPE G.m.b.H., R.F.A., sous la marque déposée Durclon.
EXEMPLE 18
On donne ci-dessous un exemple de composition d'obturation
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EXEMPLE 19
On donne ci-dessous un exemple de composition convenable comme ciment dentaire, revêtement d'alvéole dentaire et couverture de pulpe dentaire :
<EMI ID=112.1>
EXEMPLE 20
On donne ci-dessous un exemple de composition convenable pour la fabrication d'une dent artificielle ou d'un dentier artificiel.
On brasse un mélange contenant 60 parties en poids d'hydroxylapatite céramique ayant un grain d'environ 150 à 200 et 40 parties en poids de polyméthacrylate de méthyle en poudre, avec environ 15 parties en poids de méthacrylate de méthyle monomère liquide, et on laisse reposer le mélange résultant dans un récipient scellé à la température ambiante jusqu'à ce que le matériau n'adhère plus aux parois du récipient et ait une consistance plastique non collante. On tasse alors ce matériau dans un moule approprié et on plonge le moule et son contenu dans de l'eau que l'on porte à ébullition en une heure environ et que l'on maintient à cette température pendant 30 minutes. On laisse ensuite le moule se refroidir à l'air pendant 15 minutes environ et on le refroidit finalement dans de l'eau du robinet froide.
La bio-compatibilité de la nouvelle forme céramique d'hydroxylapatite fournie par la présente invention a été confirmée par des études d'implantation dans lesquelles on a constaté qu'aucune réaction inflammatoire n'était suscitée lorsque des paillettes de la céramique préparée selon le procédé de l'Exemple 1 étaient implantées par voie intrapéritonéale dans des rats ou étaient insérées par voie sous-cutanée dans le dos de lapins,
et qu'aucune résorption de la céramique n'était observable au bout de 28 jours.
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pastilles d'hydroxylapatite céramique préparée par un procédé analogue à celui qui est décrit dans l'Exemple 3. On a contrôlé les implants in vivo par examen périodique aux rayons X. Au bout de un et six mois respectivement, on a sacrifié les animaux et on a retiré les fémurs contenant les implants. On a sectionné les fémurs au lieu d'implantation et on les a examinés par microscopie ',optique et microscopie électronique. Aussi bien les implants d'un mois que ceux de six mois se caractérisaient par une cicatrisation normale, une forte fixation d'os neuf sur la surface d'un implant sans tissus fibreux intermédiaires, aucune inflammation visible ou réaction visible aux corps étrangers et
aucune résorption du matériau implanté.
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1. Procédé de préparation d'une céramique frittée, polycristalline, qui consiste à faire réagir l'ion calcium avec
l'ion phosphate en milieu aqueux et à un pH de 10 à 12 environ,
de façon à former un précipité gélatineux d'un phosphate de calcium dont le rapport molaire du calcium au phosphore est compris approximativement entre le rapport molaire du calcium au phosphore dans l'hydroxylapatite et dans la whitlockite, à
séparer ledit précipité de la solution, à chauffer ledit précipi-
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à laquelle une décomposition appréciable de l'hydroxylapatite se produit, et à maintenir ladite température pendant un temps suffisant pour provoquer le frittage et une densification sensiblement maximale du produit résultant.