FR2746652A1 - Utilisation de la coquille d'oeuf comme implant osseux et son mode de fabrication - Google Patents

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Abstract

Implant biologique, d'origine naturelle, destiné à remplacer le tissu osseux, caractérisé par le fait qu'il est constitué à base de coquille d'oeuf dont seule la partie minérale a été conservée par un traitement spécifique.

Description

UTILISATION DE COQUILLE D'OEUF COMME IMPLANT OSSEUX ET SON
MODE DE FABRICATION
La présente invention a pour objet l'utilisation de matériau obtenu à partir de coquille d'oeuf comme prothèse ou implant osseux, ainsi que la méthode de préparation dudit matériau pour le rendre biocompatible.
Ce matériau est destiné à remplacer toute partie manquante du squelette osseux, ainsi que les éléments radiculo-alvéolo-dentaires.
De nombreux biomatériaux ont déjà été proposés pour remplacer le tissu osseux ou les organes dentaires. Les matériaux synthétiques (titane, silicone, polytétrafluoroéthylène) ont une composition chimique trop éloignée de l'os et ils se comportent comme un corps étranger qui ne se soude jamais complètement à l'os environnant.
Des matériaux naturels ont aussi été étudiés.
Les coraux madréporaires obtenus à partir d'animaux invertébrés marins ont été proposés dans le brevet français n" 79 18120. Comme le revendiquent les inventeurs, cet implant est résorbable et il est caractérisé par la présence de pores qui occupent de 30 à 80 % du volume de l'implant et dont le diamètre est supérieur à 50 microns.
Implanté dans l'organisme, le corail est envahi par du tissu conjonctif vascularisé, mais n'est remplacé par de l'os normal que dans un degré variable. Ainsi, aucun succès n'a été rapporté dans la littérature pour des défects osseux supérieurs à une taille critique. De plus, la structure poreuse augmente la surface d'échange avec le milieu physiologique et accélère la solubilisation du carbonate de calcium, ce qui explique que les résultats ne soient pas stables dans le temps. La nacre, qui est extraite de la couche interne de mollusques aquatiques, a été proposée dans le brevet français n" 90 00357. En raison de la structure lamellaire des coquillages alternant une couche organique et une couche minérale, la nacre proprement dite est difficile à extraire et elle contient encore des résidus organiques, ce qui entraîne une réaction de rejet. Par ailleurs, en raison de sa dureté, elle est très difficile à sculpter et il est presque impossible d'obtenir des pièces de formes désirées.
L'utilisation de xénogreffe, c'est à dire d'os provenant d'une espèce animale différente (en générale bovine) comme on l'a proposé dans le brevet français n" 90 00842, pourrait sembler intéressante. Il apparaît cependant que lorsque l'os a été traité et débarrassé de la graisse et de toutes ses cellules vivantes, il devient très friable. Sa résistance mécanique est très diminuée surtout en milieu liquide, ce qui est le cas au contact du sang. De plus, comme l'indique une note de la Communauté Economique
Européenne (III/ 3298 / 91-FR), I'élimination des agents infectieux non conventionnels ou prions des tissus biologiques vivants est problématique, quelle que soit la méthode de stérilisation utilisée.
L'utilisation de coquille d'oeuf se justifie car il s'agit du modèle de minéralisation le plus rapide de la nature. De plus, L'étude de la composition de la coquille par analyse de dispersion d'énergie nucléaire montre que la coquille contient 37 % de calcium, ce qui est exactement la proportion retrouvée dans l'os humain. Le calcium de la coquille se lie de préférence au carbone sous forme de carbonate de calcium (CaCO3). Ce composé est le plus abondant (97 % de la masse totale de la coquille) sous forme de cristaux de calcite.
Du point de vue biomécanique, la résistance de la coquille est très variable suivant les espèces, mais elle peut supporter des charges importantes. Ainsi, la résistance de la coquille d'oeuf d'autruche peut aller jusqu'à 55 kilogrammes.
L'étude de l'architecture de la coquille d'oeuf par microscopie électronique à balayage montre une structure microporeuse avec des pores dont la taille est inférieure à 10 microns. Ces pores sont par ailleurs borgnes et ne communiquent pas entre elles, ce qui explique que la coquille s'ancre parfaitement dans le tissu osseux, mais soit non résorbable. Par ailleurs, cet examen montre que les surfaces interne et externe de la coquille sont lisses (à l'inverse du corail), ce qui facilite le glissement des tissus environnants sur l'implant. Ceci est particulièrement avantageux lorsque l'implant est au contact de tendons ou de muscles qui sont toujours mobiles. La microscopie montre aussi que les cristaux précipitent sur une matrice organique située à la surface interne de la coquille, ce qui explique que la coquille puisse facilement être purifiée par un traitement de surface.
Enfin, une étude animale nous a montré que la coquille d'oeuf était parfaitement biocompatible et s'ostéointégrait dans l'os receveur.
La présente innovation est caractérisée par le fait que l'implant est réalisé à partir de coquilles d'oeufs que ceux-ci proviennent d'oiseaux (classe Aves) ou de reptiles. Toutes ces coquilles ont la caractéristique d'être composées majoritairement de carbonate de calcium sous forme cristalline. Ce matériau est ensuite modifié par le procédé selon l'invention.
Dans un premier temps, I'oeuf est vidé de son contenu (blanc et jaune), lavé à l'eau stérile, puis la coquille est séparée mécaniquement des membranes. L'implant est ensuite débarrassé de ses matières organiques de préférence par une méthode chimique.
Pour cela, il est immergé pendant 24 heures dans une solution d'hypochlorite de sodium sans que le choix de ce solvant soit limitatif. On aurait pu ainsi utiliser une solution d'hydroxyde de sodium 1N L'implant est ensuite abondamment rincé dans du sérum physiologique stérile.
L'implant peut aussi être déprotéinisé par la méthode physique du plasma réactif gazeux. Dans cette méthode décrite par Reid (Glasgow, 1983), I'oxygène est ionisé par application d'une source de radiofréquence et les résidus organiques de la surface de la coquille sont ainsi oxydés et éliminés.
Les deux méthodes physique et chimique peuvent être utilisées séparément ou conjointement dans un ordre indifférent.
La coquille est ensuite façonnée selon la forme désirée. On peut ainsi soumettre la coquille à un broyage à l'aide d'un pilon dans un mortier. Les particules obtenues peuvent être calibrées par tamisage avec un diamètre variant de 50 à 1000 microns, mais sans que ces dimensions aient un caractère limitatif.
Les pièces plus importantes comme les fragments d'oeuf d'autruche peuvent être retaillées à la forme adaptée à l'aide d'une fraise rotative qui permet de meuler les bords.
Un ajustage final est toujours possible pendant l'intervention en raison de la consistance de l'implant.
L'implant est ensuite stérilisé à l'autoclavage en continu (132 OC pendant une heure), sans que cette méthode ait un caractère limitatif. On aurait pu ainsi utiliser l'oxyde d'éthylène, ou tout autre méthode reconnue.
Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois la limiter.
Exem pie 1:
Un patient de 42 ans présente un kyste périapical autour des incisives centrale et latérale droite. Les dents sont dévitalisées et le kyste est énucléé. Il persiste alors une cavité de 8 millimètres de diamètre qui est comblée par de la poudre de coquille d'oeuf.
La préparation de l'implant suit aux étapes suivantes. Un oeuf de poule du commerce est sélectionné et lavé avec de liteau stérile. Le jaune et le blanc sont vidés, et les membranes sont arrachées avec une pince à disséquer. La coquille est alors écrasée avec un pilon pour obtenir des particules d'un diamètre moyen de 500 microns. Les particules sont plongées dans un récipient rempli de sérum physiologique qui est centrifugé et le surnageant est éliminé. Les particules restantes sont ensuite plongées pendant 24 heures à 20 "C dans un bain d'hypochlorite de sodium contenant au minimum 2 % de chlore disponible, puis elles sont rincées pendant 24 heures avec du sérum physiologique. Elles sont ensuite stérilisées à l'autoclave et introduites dont la cavité kystique. La guérison est suivie par l'inspection, ainsi que par des radiographies répétées qui montrent la parfaite incorporation de la coquille dans l'os.
Exemple 2:
Un patient reçoit une balle de tennis dans l'oeil et il présente une fracture du plancher de l'orbite. Un fragment d'oeuf d'autruche est utilisé pour réparer le défect osseux. Par une petite perforation, le contenu de l'oeuf est aspiré et les membranes adhérentes à la face interne de la coquille sont enlevées avec une brosse métallique. Le fragment de coquille est ensuite traité dans une solution d'hypochlorite de sodium, puis il est oxydé par la technique du plasma gazeux réactif. Il est ensuite stérilisé à l'oxyde d'éthylène.
Par une incision cutanée sur la paupière, le fragment de coquille d'oeuf d'autruche mesurant 1 centimètre de large sur 2 centimètres de long est alors posé sur le plancher de l'orbite. Il mesure 2 millimètres d'épaisseur ce qui correspond exactement à l'épaisseur de l'os à remplacer. Les examens ophtalmologique et radiologique permettent de conclure à une restitution ad integrum.
Il est à noter que la coquille d'oeuf a déjà été utilisée chez l'homme avec des résultats encourageants. Le champ d'application de la coquille d'oeuf peut par ailleurs s'étendre à la chirurgie orthopédique, I'odontologie, la chirurgie vétérinaire. L'implant peut être utilisé quelle que soit l'origine du défaut d'os: traumatique, congénitale, tumorale ou résorption physiologique consécutive à l'âge. Les oeufs de la classe Aves seront utilisés préférentiellement et aucune maladie par agent infectieux non conventionnel n'a été relevée à ce jour dans cette espèce.
Ce matériau peut aussi avantageusement être associé à d'autres vecteurs d'administration. Ainsi pour améliorer la cohésion des particules, on peut mélanger la poudre avec du plâtre de Paris, de la fibrine ou même un polymère résorbable. Enfin la coquille peut être mélangée avec un principe médicamenteux actif comme un antibiotique ou une protéine ostéoinductrice.
Enfin, on peut reconstituer un implant composite de coquille d'oeuf en mélangeant la partie minérale avec une partie ou toute la fraction protéique de la coquille qui sert de noyau de calcification. On peut aussi mélanger des coquilles d'oeuf d'espèce différente.

Claims (8)

REVENDICATIONS
1. Implant ou prothèse biocompatible, non résorbable, destiné à remplacer de façon permanente le tissu osseux ou dentaire et caractérisé par le fait qu'il est obtenu à partir de coquille d'oeuf.
2. Implant selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il peut s'agir d'oeuf d'oiseau ou de reptile.
3. Implant selon les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que seule la partie minérale de la coquille est conservée.
4. Implant selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'implant a subi un traitement chimique utilisant un solvant organique.
5. Implant selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisé par le fait que l'implant a subi un traitement physique par la méthode du plasma gazeux réactif.
6. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'implant peut être traité par la méthode chimique ou physique ou les deux méthodes associées dans un ordre indifférent.
7. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait qu'il peut se présenter sous forme de poudre ou de pièces solides de taille et de forme variable.
8. Implant selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que l'on peut utiliser un implant composite associant la partie minérale de la coquille avec tout ou partie de la fraction protéique de la coquille précédemment solubilisée qui servira de site de nucléation pour les cristaux de calcite.
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