FR2820043A1

FR2820043A1 - Un implant

Info

Publication number: FR2820043A1
Application number: FR0200617A
Authority: FR
Inventors: Paul Wilhem Richter; Mickael Edward Thomas; Ugo Ripamonti
Original assignee: TECHNOLOGY CORP POPRIEATRY Ltd
Current assignee: TECHNOLOGY CORP POPRIEATRY Ltd
Priority date: 2001-01-19
Filing date: 2002-01-18
Publication date: 2002-08-02

Abstract

Un artefact qui convient pour une utilisation comme implant est proposé. L'artefact inclut un corps ayant au moins une couche de surface extérieure faite en un matériau à base de phosphate de calcium. La couche de surface extérieure a une surface active d'au moins 1, 5 m2 / g. Une pluralité de micropores est fournie dans au moins la couche de surface extérieure du corps. Les micropores ont une dimension maximum qui peut atteindre environ 150 m.

Description

La présente invention concerne un implant. Elle concerne en particulier un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, et un procédé pour sa fabrication.

Selon un premier aspect de l'invention, il est proposé un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, l'artefact comprenant : un corps présentant au moins une couche de surface extérieure en un matériau à base de phosphate de calcium, la couche de surface extérieure présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g ; et, une pluralité de micropores dans au moins la couche de surface extérieure du corps, les micropores présentant une dimension maximum atteignant environ
150 um.

Le déposant pense que l'artéfact selon l'invention présentera un degré de bioactivité suffisamment élevé pour pouvoir être utilisé comme implant, généralement comme implant osseux. Il pense en particulier que l'artefact présentera une bioactivité augmentée par rapport aux implants osseux en matériau à base de phosphate de calcium, mais qui ne présentent pas la surface active élevée et la microporosité de l'artéfact selon l'invention. Ainsi, l'artefact sera ostéoconductif, c'est-à-dire qu'il permettra la croissance osseuse sur sa surface et dans les pores de surface lorsqu'il sera à proximité immédiate d'un os viable. Toutefois, l'artefact devra de préférence présenter une bioactivité suffisante pour être également ostéoinductif, c'est-à-dire pour occasionner une croissance osseuse sur sa surface et dans les pores de surface indépendamment de la présence d'un os viable à proximité de l'implant, ce qui le rendra particulièrement approprié à une utilisation comme implant osseux. En outre, il est particulièrement approprié pour une utilisation comme implant de tissu mou en un site où seul un tissu mou est en contact direct avec l'implant.

Le déposant a constaté qu'un implant osseux ostéoconductif doit associer une surface active élevée, c'est-à-dire une surface active d'au moins 1,5 m2/g à une forte action capillaire lorsqu'il est immergé dans un liquide comme de l'eau. La

présence de micropores présentant une dimension maximum de 150 um comme exposé précédemment favorise une forte action capillaire. La microporosité nécessaire peut être obtenue par exemple en utilisant une basse température de frittage du matériau à base de phosphate de calcium au cours de la fabrication de l'artéfact, c'est-à-dire au cours du frittage de l'artéfact, en limitant la température maximum de frittage, Tmax, à 1 050'C, les micropores ou pores inter-particules étant ainsi formés.

Le matériau à base de phosphate de calcium peut, en particulier, être un matériau céramique. Il peut donc être de l'hydroxyapatite. L'hydroxyapatite est un biomatériau céramique bioactif fritté.

Dans un mode de réalisation de l'invention, la totalité du corps, c'est-à-dire pas seulement la couche de surface, peut être en matériau céramique à base de phosphate de calcium présentant la microporosité, c'est-à-dire la pluralité de micropores, décrite précédemment. En d'autres termes, la totalité du corps présentera alors une structure céramique à base de phosphate de calcium.

Toutefois, dans un autre mode de réalisation de l'invention, le corps peut comprendre un noyau fait en un matériau dense, la couche de surface extérieure, telle que décrite précédemment recouvrant le noyau."Matériau dense"désigne un matériau qui présente moins de micropores que la couche de surface extérieure, c'est-à-dire qui présente une plus faible concentration de micropores que celle de la couche de surface extérieure, de sorte qu'il présente une plus grande résistance mécanique que la couche de surface extérieure. Le noyau peut même être substantiellement dépourvu de micropores. Dans une variante de l'invention, le noyau peut être fait en un matériau différent de celui de la couche de surface extérieure. Le noyau peut ainsi être d'un matériau qui est chimiquement différent de celui de la couche de surface. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le noyau peut être fait du même matériau que la couche de surface extérieure, sauf qu'il présentera, comme spécifié précédemment, une plus faible concentration de micropores. En d'autres termes, l'artefact présentera alors une structure mixte ou graduelle, composée du noyau relativement dense et de la couche de surface extérieure telle que

décrite précédemment, le noyau et la couche extérieure de surface ayant tous deux la même composition chimique.

La surface active de la couche de surface extérieure du corps peut aller de 2, 0 m2/g à 2, 5 m2/g, ou même au-delà.

Des macropores ou espaces macroporeux peuvent être prévus dans le corps.

Les macropores peuvent être sensiblement sphériques, et au moins certains peuvent être interconnectés. En particulier, les macropores qui sont interconnectés peuvent être de forme sphérique, intercoalescés, c'est-à-dire que les macropores adjacents sont coalescés ensemble, et donc non connectés par des voies de passage longues. Les macropores peuvent être d'une taille de 100 à 2 000 microns, c'est-à-dire peuvent avoir un diamètre de 100 à 2 000 microns, de préférence 400 à 800 microns.

Tous les macropores, ou la majorité d'entre eux, peuvent être sensiblement de la même taille. Les macropores peuvent occuper de 20 % à 80 % du volume total de la portion du corps dans laquelle ils se trouvent. Par exemple, les macropores peuvent occuper environ 60 % du volume total de ladite portion du corps. Les macropores peuvent être disséminés au hasard dans toute ladite portion du corps. Ainsi, ladite portion du corps peut avoir un réseau d'espaces macroporeux internes arrondis coalescés interconnectés.

Toutefois, il convient également d'observer que la plupart des macropores, et de préférence tous, seront en communication avec la surface extérieure de l'artéfact, par exemple au moyen de passages capillaires. Il y aura ainsi moins de macropores, sinon aucun, fermés ou isolés.

Les micropores peuvent avoir une dimension maximum allant du sous-micron, par exemple environ 50 nm, à 150 um, généralement 1-10 um. Dans un mode de réalisation de l'invention, les micropores, ou certains des micropores, peuvent être sensiblement sphériques. Toutefois, dans un autre mode de réalisation de l'invention, la majorité des micropores, par exemple sensiblement tous, peuvent être de forme irrégulière. Les micropores peuvent être disséminés au hasard dans tout le corps. Les micropores peuvent être séparés

les uns des autres, c'est-à-dire non connectés ensemble. Les micropores peuvent être en majorité sensiblement de la même taille. Les micropores peuvent occuper 60 % ou moins du volume total de la portion du corps dans laquelle ils se trouvent, à l'exclusion du volume occupé par tout macropore, c'est-à-dire le volume résiduel de ladite portion du corps une fois exclu le volume de tout macropore. Typiquement, les micropores peuvent occuper 40% du volume résiduel de la portion de corps.

Il convient d'observer que la plupart des micropores, et de préférence sensiblement tous, seront en communication avec la surface extérieure de l'artéfact, par exemple au moyen de passages capillaires. En d'autres termes, le matériau céramique à base de phosphate de calcium contiendra peu de micropores fermés ou isolés, sinon aucun.

Le corps peut aussi, si on le souhaite, être muni de concavités de surface, c'est-à-dire de concavités de surface dans la couche de surface extérieure. Les concavités de surface peuvent présenter un diamètre de 100 à 2 000 microns, de préférence 400 à 800 microns et une profondeur de 50 à 1 000 microns, de préférence 200 à 400 microns. Les concavités de surface peuvent être hémisphériques. Les concavités de surface peuvent être interconnectées avec les macropores en étant coalescées avec eux.

Selon un deuxième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, le procédé consistant à : mélanger, à une température élevée, un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre à un liant thermoplastique pour produire un mélange poudre/liant ; réduire en granules le mélange poudre/liant ; former un comprimé en cru à partir du mélange ; et fritter le comprimé en cru, la température maximum pendant le frittage étant inférieure ou égale à 1 0500 C, pour obtenir ainsi un artéfact composé d'un

corps fritté présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g et une pluralité de micropores disséminés dans tout le corps, les micropores présentant une dimension maximum atteignant environ 150 um.

La formation du comprimé en cru peut être effectuée par pressage, moulage ou extrusion du mélange poudre/liant. Si la formation du comprimé en cru est faite par pressage, la taille des granules du mélange poudre/liant est généralement

inférieure à 500 um. Si la formation du comprimé en cru est faite par moulage ou extrusion, la taille des granules peut alors être soit inférieure à 500 um, soit supérieure à 500 um, par exemple jusqu'à plusieurs millimètres.

Selon un troisième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, le procédé consistant à : mélanger, à une température élevée, un mélange fait d'un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre et d'une substance solide en poudre qui puisse prendre une forme gazeuse par oxydation, à un liant thermoplastique, pour produire un mélange poudre/liant ; réduire en granules le mélange poudre/liant ; former un comprimé en cru à partir du mélange ; fritter le comprimé en cru à une température Ti et sous atmosphère humide réductrice ou inerte, pour obtenir un précurseur de l'artéfact ; refroidir le précurseur jusqu'à une température T2, à laquelle aucun autre frittage ne se produit plus, tout en maintenant l'atmosphère humide réductrice ou inerte ; tout en maintenant le précurseur à la température T 2, l'exposer à un environnement oxydant, de façon à oxyder au moins une partie de la substance solide et à lui faire prendre une forme gazeuse, de sorte qu'elle est sensiblement enlevée du corps, pour obtenir ainsi un artéfact composé d'un corps fritté présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g, les espaces qui étaient occupés par la substance solide étant ainsi des micropores disséminés

dans tout le corps et présentant une dimension maximum pouvant atteindre environ 150 um.

inférieure à 500 um. Si la formation du comprimé en cru est faite par moulage ou extrusion, la taille des granules peut être soit inférieure à 500 um, soit supérieure à 500 um, par exemple jusqu'à plusieurs millimètres.

La substance solide en poudre ou le constituant en poudre oxydable n'est donc pas oxydé pendant le frittage ; mais pendant l'exposition ultérieure du précurseur à l'environnement oxydant, au moins une partie de ce constituant est oxydée et prend une forme gazeuse.

Une quantité suffisante de substance solide en poudre peut être utilisée pour que la proportion de masse de substance solide en poudre par rapport au matériau à base de phosphate de calcium atteigne 3/2, et de préférence environ 1/3.

Le matériau à base de phosphate de calcium, ou poudre incorporée au mélange poudre/liant, peut présenter une granulométrie allant du sous-micron, par exemple environ 50 nm, à 100 um. De préférence, le matériau en poudre à base de phosphate présente une distribution dimensionnelle étroite donnant une granulométrie moyenne d'environ 5 um ou moins, par exemple environ 1 um. On pense que cette distribution granulométrique représente un équilibre entre une poudre suffisamment fine pour autoriser le frittage, et néanmoins à granules suffisamment gros pour permettre l'obtention d'une charge élevée en solides lors du mélange avec le liant thermoplastique.

La substance solide en poudre peut être du carbone. La granulométrie du carbone peut aller du sous-micron, par exemple 50 nm, à 150 um. De préférence, le carbone présente une distribution dimensionnelle étroite, c'est-àdire que les particules sont sensiblement de la même taille, avec une granulométrie moyenne d'environ 5 um..

Comme indiqué précédemment, le matériau à base de phosphate de calcium peut, en particulier, être de l'hydroxyapatite. La température de frittage de la poudre d'hydroxyapatite dépend de sa granulométrie. Mais en général, le frittage initial se produit à environ à environ 950 C-1 000 C. La température Ti est donc généralement supérieure à 1 100 C, par exemple environ 1 200 C.

L'atmosphère sous laquelle le frittage est effectué peut être une combinaison d'un mélange de 5 % d'hydrogène dans de l'azote, et de vapeur.

La température T2 peut être d'environ 900 OC.

L'atmosphère oxydante peut être de l'air.

On pense que, dans le procédé du troisième aspect de l'invention, un frittage à haute température peut être effectué sans fermeture ou effondrement des micropores. Ceci est dû à la présence temporaire des particules de poudre de carbone qui empêchent ou préviennent la fermeture des micropores pendant le frittage à haute température, ce qui permet au frittage du matériau à base de phosphate de calcium adjacent de se poursuivre. Ce qui aboutit à son tour à un artéfact plus solide.

Le procédé du troisième aspect de l'invention a pour autre avantage que la forme et la taille des micropores peuvent être personnalisées si on le souhaite. Ainsi, dans un mode de réalisation de l'invention, les particules de carbone peuvent être plus petites que les particules de matériau à base de phosphate de calcium. Les particules de carbone vont alors, dans le précurseur, occuper des sites interstitiels entre les particules d'hydroxyapatite. Toutefois, dans un autre mode de réalisation de l'invention, les particules de carbone peuvent être sensiblement de la même taille que les particules de matériau à base de phosphate de calcium. Les micropores obtenus seront alors de forme et de taille similaires à celles des particules de carbone de départ, et présenteront fondamentalement des caractéristiques différentes par comparaison avec le cas dans lequel les micropores sont sensiblement plus petits.

Selon un quatrième aspect de l'invention, il est proposé un procédé de fabrication d'un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, le procédé consistant à : mélanger, à une température élevée, un mélange fait d'un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre et d'une substance solide en poudre qui puisse prendre une forme gazeuse par oxydation, à un liant thermoplastique, pour produire un premier mélange poudre/liant ; réduire en granules le premier mélange poudre/liant ; mélanger, à température élevée, un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre à un liant thermoplastique, pour produire un second mélange poudre/liant ne contenant pas de substance solide en poudre oxydable ; réduire en granules le second mélange poudre/liant ; former un noyau avec le second mélange poudre/liant ; recouvrir le noyau d'une couche de surface extérieure du premier mélange poudre/liant, pour obtenir un comprimé en cru ; fritter le comprimé en cru à une température T1 et sous atmosphère humide réductrice ou inerte, pour obtenir un précurseur de l'artéfact ; refroidir le précurseur à une température T2, à laquelle aucun autre frittage ne se produit, tout en maintenant l'atmosphère humide réductrice ou inerte ; tout en maintenant le précurseur à la température T 2, l'exposer à un environnement oxydant, de façon à oxyder au moins une partie de la substance solide et à lui faire prendre une forme gazeuse, de sorte qu'elle est sensiblement enlevée du corps, ceci pour obtenir un artéfact composé d'un corps fritté présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g, les espaces qui étaient occupés par la substance solide étant ainsi des micropores disséminés dans toute la couche de surface et présentant une dimension maximum pouvant atteindre environ 150 um.

Comme précédemment, la formation du comprimé en cru, c'est-à-dire le formage du noyau et son recouvrement avec la couche de surface extérieure, peuvent être effectuées par pressage, moulage ou extrusion des mélanges poudre/liant. Si la formation du comprimé en cru est faite par pressage, la taille des granules du premier et du second mélanges poudre/liant est généralement inférieure à 500 um. Si la formation du comprimé en cru est faite par moulage ou extrusion, la taille des granules des mélanges poudre/liant peut être inférieure à 500 um, ou supérieure à 500 um, par exemple jusqu'à plusieurs millimètres.

La substance solide en poudre, les températures Ti et T2, l'atmosphère humide réductrice ou inerte, et l'atmosphère oxydante peuvent donc être identiques à celles décrites précédemment.

Le noyau ne présente donc que peu, sinon aucun des micropores.

N'importe quel liant thermoplastique approprié, comme un liant polymère du commerce utilisé pour l'extrusion ou le moulage par injection des matériaux céramiques, peut être utilisé, à condition qu'il permette un compactage à température ambiante des granules donnant une résistance adéquate pour le traitement ultérieur.

La température à laquelle le mélange des poudres avec le liant thermoplastique pour produire les mélanges poudre/liant se fait dépend du liant thermoplastique utilisé, mais est généralement d'environ 120 C.

La granulation des mélanges poudre/liant peut être effectuée par concassage ou broyage des mélanges, et tamisage pour obtenir la taille voulue des particules ou granules.

Le mélange des composants en poudre peut être effectué par homogénéisation des composants dans un broyeur à boulets pendant une période prolongée, par exemple une période de plusieurs heures.

Si on souhaite avoir des macropores dans le noyau et/ou dans la couche de surface extérieure de l'artéfact, des particules de phase fugitive qui sont une

taille de 100 à 2 000 microns et qui sont décomposables à la chaleur peuvent être mélangées au mélange poudre/liant concerné avant le compactage du comprimé en cru. Avant le frittage, les comprimés en cru ou corps seront alors chauffés au-delà de la température de décomposition des particules de phase fugitive, pour former les macropores.

Les particules de phase fugitive peuvent être des particules d'acide stéarique, qui peuvent être sensiblement sphériques. Les particules d'acide stéarique seront choisies de façon à ce qu'elles produisent dans l'artéfact des macropores ou espaces macroporeux de la taille souhaitée. Ainsi, on peut généralement utiliser des particules d'acide stéarique situées dans une plage de tailles de 500 à 1 000 um.

Les particules d'acide stéarique sont ajoutées au mélange dans un rapport de masse voulu de manière à produire un artéfact ayant un volume de macropores voulu. Ainsi, si l'on veut un volume de macropores voulu d'environ 60 % du volume total de l'artéfact, la proportion de masse du mélange combiné et des particules de phase fugitive sera d'environ 1/1,27 en masse.

Pour former le comprimé, ou corps, en cru le mélange peut être comprimé à une pression d'environ 20 MPa, moulé ou extrudé, et si nécessaire usiné.

La température à laquelle les comprimés ou corps en cru sont chauffés dépend de la phase fugitive utilisée. Toutefois, lorsque des particules d'acide stéarique sont utilisées comme phase fugitive, les comprimés en cru sont généralement chauffés à environ 500 C, pour permettre la fusion et la décomposition des particules d'acide stéarique, formant ainsi dans les comprimés ou corps en cru les macropores interconnectés produits par la décomposition des particules d'acide stéarique. En cas de frittage sous air sans composant oxydable, la température de frittage est définie ou limitée par le niveau de micropores nécessaire dans l'implant résultant. Par exemple, pour obtenir un niveau total de microporosité de 40 % en volume dans l'implant résultant, le frittage peut être effectué à environ 1 020 C pendant une heure.

L'invention est décrite ci-après au moyen d'un exemple non limitatif, en référence aux dessins joints, qui montrent des vues simplifiées d'artéfacts selon l'invention. Sur les dessins : la figure 1 montre une vue en coupe transversale d'un artéfact selon un premier mode de réalisation de l'invention ; et la figure 2 présente une vue en coupe d'un artéfact selon un deuxième mode de réalisation de l'invention.

En référence à la figure 1, le numéro de référence 10 désigne généralement un artéfact selon un premier mode de réalisation de l'invention.

L'artéfact 10 comprend un corps 12 en hydroxyapatite. Le corps 12 comprend une pluralité de particules 14 d'hydroxyapatite, qui sont frittées, c'est-à-dire fondues ensemble dans des zones 16 où les particules se touchent les unes les autres, de sorte que des micropores 18 de forme irrégulière sont formés entre les particules 14. Les micropores 18 présentent une dimension maximum de 10 um au plus, et présentent généralement une dimension maximum dans une plage de 1-10 um. Les micropores 18 sont disséminés dans tout le corps 12.

Le corps 12 présente une surface extérieure 20 qui est munie d'une pluralité de concavités de surface 22. Les concavités de surface 22 sont hémisphériques en coupe transversale, et peuvent présenter une dimension de 400-800 um et une profondeur de 200-400 um. Les concavités 22 sont espacées irrégulièrement ou au hasard dans la surface extérieure 20.

La surface extérieure 20, qui comprend donc les surfaces des concavités 22,

présente une surface active d'au moins 1, 5 m2/g, et de préférence de 2, 0-2, 5 m2/g.

Il convient d'observer que la figure 1 présente une vue simplifiée de l'artéfact. Dans la pratique, les zones 16 ne seront pas démarquées aussi clairement que le montre la figure 1. En fait, les particules d'hydroxyapatite adjacentes s'écouleront ou se fondront les unes dans les autres dans une plus ou moins grande mesure selon le degré de frittage des particules adjacentes. En

conséquence, les micropores 18 n'auront pas dans la pratique la même forme et la même taille que celles indiquées sur le dessin ; en fait, leur forme et leur taille seront dictées par le degré de frittage des particules adjacentes. En d'autres termes la plupart, sinon la totalité, des micropores 18 seront d'une taille et/ou d'une forme différente. En outre, les micropores 18 ne seront pas normalement dans la pratique disposés selon un schéma régulier comme indiqué sur le dessin ; en fait, ils seront disposés au hasard selon le degré de frittage des particules. Ainsi par exemple, un certain nombre des particules 14 peuvent être entièrement frittées, et donc totalement intégrées les unes aux autres, aucun micropore n'étant défini entre lesdites particules.

En outre, sensiblement aucun des micropores 18 ne sera fermé ou isolé, c'est- à-dire que sensiblement tous les micropores 18 seront en communication avec la surface extérieure 20 au moyen de passages capillaires (non représentés).

En référence à la figure 2, le numéro de référence 50 désigne généralement un artéfact selon un autre mode de réalisation de l'invention.

Les parties de l'artéfact 50 qui sont identiques ou similaires à celles de l'artéfact 10 décrit ci-dessus en référence à la figure 1 seront désignés par les mêmes numéros de référence.

Le corps 12 de l'artéfact 50 comprend un noyau 52 fait en un matériau hydroxyapatite dense, c'est-à-dire en matériau hydroxyapatite qui est dépourvu de tout pore, en particulier des micropores 18. Le noyau 52 est recouvert d'une couche de surface extérieure 54 faite en un matériau hydroxyapatite présentant les particules 14 et les micropores 18. La couche de surface 54 inclut donc également la surface extérieure 20 avec les concavités 22.

Les artéfacts 10,50 sont appropriés pour une utilisation comme implants osseux, présentant à la fois une ostéoconductivité et une ostéoinductivité. Les implants 10,50, présentent donc une surface active élevée et une forte action capillaire lorsqu'ils sont immergés dans un liquide corporel comme le sang, en vertu du niveau élevé de microporosité de la'surface de l'implant.

Les artéfacts 10,50 peuvent être fabriqués conformément aux exemples 1 à 4 ci-après, l'artefact 10 étant produit par le procédé des exemples 1 et 2, et l'artéfact 50 par le procédé des exemples 3 et 4.

Exemple 1 Un comprimé en cru est formé par compactage d'une poudre d'hydroxyapatite ayant une distribution dimensionnelle étroite et une granulométrie moyenne d'environ 5 um, avec un liant polymère thermoplastique du commerce, pour produire un mélange poudre/polymère. Ce mélange est concassé et tamisé pour obtenir une granulométrie inférieure à 300 um. On obtient de cette manière un mélange granulaire.

N'importe quel liant polymère thermoplastique qui convient pour l'extrusion ou le moulage par injection de matériaux céramiques peut être utilisé, à condition qu'il permette un compactage à température ambiante des granules du mélange donnant une résistance adéquate pour le traitement ultérieur.

Le mélange est pressé ou compacté, dans une matrice ou un moule adéquat, à une pression de 20 MPa, et si nécessaire usiné. De cette manière sont obtenus des comprimés en cru. La matrice ou le moule seront généralement munis de protubérances pour la formation de cavités 22 dans les surfaces extérieures des comprimés en cru.

Les comprimés en cru sont chauffés dans un four à une température de 1 0500 C pour le frittage de la poudre d'hydroxyapatite. En raison de la faible température de frittage, ou sous-frittage, les particules adjacentes ne s'agglomèrent les unes aux autres que là où elles se touchent, c'est-à-dire qu'il n'y a pas fonte ou fusion des particules les unes dans les autres. Des micropores de forme irrégulière ayant une taille ou dimension maximum de 1-10 um sont ainsi formées entre les particules.

L'artéfact en cru est fritté à une température relativement basse de 1 050 C pour obtenir l'artéfact de la figure 1.

Exemple 2

Un artéfact en cru est formé en suivant dans l'ensemble la même procédure que celle décrite pour l'exemple 1, sauf que 25 % en masse de la poudre d'hydroxyapatite sont remplacés par de la poudre de carbone, qui est ainsi intimement mêlée à la poudre d'hydroxyapatite.

Le comprimé en cru qui est obtenu est fritté à une température relativement élevée de 1 200 C sous une atmosphère légèrement réductrice consistant en une combinaison d'un mélange de 5 % (en volume) d'hydrogène dans de l'azote, et de vapeur. On laisse ensuite le matériau du corps refroidir dans le four jusqu'à une température de 900 oC, cette température étant trop basse pour que le frittage se poursuive. De l'air est admis dans le four à cette température pendant une période prolongée de plusieurs heures. L'air fait que le carbone est oxydé et enlevé sous forme de gaz, ce qui produit l'artéfact 10 présentant la structure microporeuse fine et la surface active élevée décrites précédemment.

Du fait de la température de frittage de cet exemple plus élevée que la température de frittage utilisée dans l'exemple 1, le frittage entre les particules adjacentes se poursuit dans une plus grande mesure, aboutissant à un artéfact plus solide, comme décrit précédemment.

En utilisant le procédé de cet exemple, un artéfact tel qu'illustré sur la figure 1 est également obtenu si les particules de poudre de carbone présentent une étroite distribution dimensionnelle, leur granulométrie moyenne étant d'un ordre de grandeur inférieur à celui des particules d'hydroxyapatite. Si la granulométrie moyenne des particules de poudre de carbone est similaire à celle des particules d'hydroxyapatite, les micropores 18 seront de taille et de forme identiques à celles des particules de poudre de carbone.

Exemple 3 De manière à produire l'artéfact 50, on constitue un mélange granulaire d'hydroxyapatite/carbone ('composant 1') tel que décrit dans l'exemple 2. On prépare également un mélange granulaire d'hydroxyapatite ('composant 2') tel que décrit dans l'exemple 1. Une certaine quantité du composant 1 est

introduite dans une matrice de pressage et légèrement compactée en une forme circulaire. Une certaine quantité du composant 2 est ensuite déposée par-dessus la forme circulaire légèrement compactée de composant 1, toujours dans la matrice, égalisée puis légèrement compactée. Une troisième couche du composant 1 est ensuite ajoutée à la pile dans la matrice. La pile est alors compactée sous pression hydraulique pour donner un artéfact en cru composé d'une poudre classique d'hydroxyapatite (composant 2) en sandwich entre deux couches extérieures de carbone contenant de la poudre d'hydroxyapatite (composant 1).

L'artéfact en cru est ensuite fritté à une température élevée de 1 200 C sous une atmosphère légèrement réductrice consistant en une combinaison d'un mélange de 5 % (en volume) d'hydrogène dans de l'azote, et de vapeur. On laisse ensuite le matériau refroidir dans le four jusqu'à une température de 900 C, cette température étant trop basse pour que le frittage se poursuive. De l'air est admis dans le four à cette température pendant une période prolongée de plusieurs heures. Le carbone de la couche extérieure du précurseur de l'artéfact est oxydé et enlevé sous forme de gaz. L'artéfact obtenu est composé d'un noyau intérieur 52 d'hydroxyapatite relativement dense de haute résistance, avec une couche extérieure 54 d'hydroxyapatite microporeuse présentant une surface active élevée et une bioactivité augmentée comme décrit précédemment.

Exemple 4 Cet exemple décrit comment un artéfact allongé présentant une section transversale similaire à celle de l'artéfact comprimé 50 peut être produit par extrusion. Un mélange de poudre hydroxyapatite/carbone tel que décrit dans l'exemple 2 est combiné au liant polymère pour produire un composant extrudable ('charge 1').

Une poudre d'hydroxyapatite telle que décrite dans l'exemple 1 est également combinée au liant pour produire un second composant extrudable ('charge 2'). Les charges 1 et 2 sont co-extrudées à une température élevée qui convient pour le liant particulier utilisé, pour obtenir un noyau intérieur en forme de barre

de la charge 2, recouvert d'une couche extérieure en forme de gaine de la charge 1. Cet artéfact en cru est ensuite fritté, refroidi, et soumis au traitement à l'air décrit dans l'exemple 3, pour obtenir un artéfact ayant un noyau intérieur 52 relativement dense de haute résistance, et une couche de surface extérieure microporeuse 54 présentant une bioactivité augmentée comme décrit précédemment. Des concavités 22 peuvent également être introduites dans la surface extérieure du corps extrudé en incisant à répétition la surface du produit d'extrusion à mesure qu'il sort de la buse d'extrusion.

Exemples 5 à 8 Les exemples 1 à 4 ont été répétés par les exemples 5 à 8 respectivement, en utilisant des composants, paramètres, etc, identiques à ceux des exemples 1, 4, sauf pour ce qui suit : dans l'exemple 5 (qui correspond à l'exemple 1), la poudre d'hydroxyapatite présentait une granulométrie moyenne d'environ 1 um ; dans l'exemple 5, les micropores de formes irrégulières qui avaient été formés entre les particules présentaient une taille ou dimension maximum inférieure à 10 um ; dans l'exemple 7 (qui correspond à l'exemple 3), la quantité de composant 1 introduite dans la matrice de pressage était légèrement compactée en une forme cylindrique. Une certaine quantité du composant 2 a été placée dans une matrice différente et légèrement compactée en une forme circulaire. La forme circulaire fabriquée dans le composant 2 a été ensuite placée dans la forme cylindrique fabriquée dans le composant 1, et la structure entière consolidée par compactage à une pression élevée de 20 MPa. L'artéfact en cru obtenu était alors composé d'un disque de poudre d'hydroxyapatite classique (composant 2) entouré d'un anneau de carbone contenant de la poudre d'hydorxyapatite (composant 1) ; dans l'exemple 8 (qui correspond à l'exemple 4), on a utilisé le mélange de poudre d'hydroxyapatite/carbone de l'exemple 6 (qui correspond à l'exemple 2),

qui contenait donc la poudre d'hydroxyapatite de l'exemple 5 et non celle de l'exemple 1.

Claims

REVENDICATIONS

1. Artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, l'artéfact comprenant un corps présentant au moins une couche de surface extérieure en matériau à base de phosphate de calcium, la couche de surface extérieure présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g ; et une pluralité de micropores dans au moins la couche de surface extérieure du corps, les micropores présentant une dimension maximum atteignant environ 150 um.

2. Artéfact selon la revendication 1, dans lequel le matériau à base de phosphate de calcium est de l'hydroxyapatite.

3. Artéfact selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le corps est entièrement en matériau céramique à base de phosphate de calcium présentant la pluralité de micropores.

4. Artéfact selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel le corps est composé d'un noyau en matériau dense, et de la couche de surface extérieure qui recouvre le noyau.

5. Artéfact selon la revendication 4, dans lequel le noyau est sensiblement dépourvu de tout micropore.

6. Artéfact selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel le noyau est fait d'un matériau différent de celui du matériau de la couche de surface extérieure.

7. Artéfact selon la revendication 4 ou la revendication 5, dans lequel le noyau est fait du même matériau que la couche de surface extérieure, sauf qu'il présente une moindre concentration de micorpores.

8. Artéfact selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 incluse, dans lequel la surface active de la couche de surface extérieure du corps est d'au moins 2,0 m2/g.

9. Artéfact selon l'une quelconque des revendications 1 à 8 incluse, dans lequel des macropores sont prévus dans le corps.

10. Artéfact selon la revendication 9, dans lequel les macropores sont sensiblement sphériques, et dans lequel au moins certains d'entre eux sont interconnectés, les macropores qui sont interconnectés étant de forme sphérique, intercoalescés ; de sorte que les macropores adjacents sont coalescés ensemble.

11. Artéfact selon la revendication 10, dans lequel les macropores sont d'une taille de 100 à 2 000 microns.

12 Artéfact selon l'une quelconque des revendications 9 à 11 incluse, dans lequel les macropores sont en majorité sensiblement de la même taille, et/ou dans lequel les macropores occupent 20 % à 80 % du volume total de la portion du corps dans laquelle ils se trouvent, et/ou dans lequel les macropores sont disséminés au hasard dans toute la portion du corps dans laquelle ils se trouvent.

13. Artéfact selon l'une quelconque des revendications 9 à 12 incluse, dans lequel sensiblement tous les macropores sont en communication avec la surface extérieure de l'artéfact au moyen de passages capillaires.

14. Artéfact selon l'une quelconque des revendications 9 à 13 incluse, dans lequel la dimension maximum des micropores va du sous-micron à 150 um.

15. Artéfact selon la revendication 14, dans lequel les macropores sont en majorité sensiblement sphériques.

16. Artéfact selon la revendication 14, dans lequel les micropores sont en majorité de forme irrégulière.

17. Artéfact selon l'une quelconque des revendications 9 à 16 incluse, dans lequel les micropores sont disséminés au hasard dans tout le corps ; et/ou dans lequel les micropores sont séparés les uns des autres ; et/ou dans lequel les micropores ont en majorité sensiblement de la même taille ; et/ou dans lequel les micropores occupent 60 % ou moins du total de la portion du corps dans laquelle ils se trouvent, à l'exclusion du volume occupé par tout macropore.

18. Artéfact selon l'une quelconque des revendications 1 à 17 incluse, dans lequel sensiblement tous les micropores sont en communication avec la surface extérieure de l'artéfact au moyen de passages capillaires, de sorte que le matériau céramique à base de phosphate de calcium ne contient sensiblement aucun micropore fermé ou isolé.

19. Artéfact selon l'une quelconque des revendications 1 à 18 incluse, dans lequel des concavités de surface hémisphériques sont prévues dans la couche de surface extérieure du corps, les concavités de surface présentant un diamètre de 100 à 2 000 microns et une profondeur de 50 à 1 000 microns.

20. procédé de fabrication d'un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, le procédé consistant à mélanger, à une température élevée, un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre à un liant thermoplastique pour produire un mélange poudre/liant ; réduire en granules le mélange poudre/liant ; former un comprimé en cru à partir du mélange ; et fritter le comprimé en cru, la température maximum pendant le frittage étant inférieure ou égale à 1 0500 C, pour obtenir ainsi un artéfact composé d'un corps fritté présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g et une pluralité de micropores disséminés dans tout le corps, les micropores présentant une dimension maximum atteignant environ 150 um.

21. Procédé de fabrication d'un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, le procédé consistant à

environ 150 um.

22. Procédé selon la revendication 21, dans lequel le matériau en poudre à base de phosphate de calcium est de l'hydroxyapatite, les particules d'hydroxyapatite présentant une distribution dimensionnelle étroite et une granulométrie moyenne d'environ 1 um.

mélanger, à une température élevée, un mélange fait d'un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre et d'une substance solide en poudre qui puisse prendre une forme gazeuse par oxydation, à un liant thermoplastique, pour produire un mélange poudre/liant ; réduire en granules le mélange poudre/liant ; former un comprimé en cru à partir du mélange ; fritter le comprimé en cru à une température T1 et sous atmosphère humide réductrice ou inerte, pour obtenir un précurseur de l'artéfact ; refroidir le précurseur à une température T2, à laquelle aucun autre frittage ne se produit plus, tout en maintenant l'atmosphère humide réductrice ou inerte ; tout en maintenant le précurseur à la température T 2, l'exposer à un environnement oxydant, de façon à oxyder au moins une partie de la substance solide et à lui faire prendre une forme gazeuse, de sorte qu'elle est sensiblement enlevée du corps, pour obtenir ainsi un artéfact composé d'un corps fritté présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g, les espaces qui étaient occupés par la substance solide étant ainsi des micropores disséminés dans tout le corps et présentant une dimension maximum pouvant atteindre

23. Procédé selon la revendication 22, dans lequel la substance solide en poudre est du carbone, les particules de carbone présentant une distribution dimensionnelle étroite et une granulométrie moyenne d'environ 5 um.

24. Procédé selon la revendication 23, dans lequel la formation du comprimé en cru est effectuée par pressage, moulage ou extrusion du mélange ; et/ou dans lequel la température Ti est supérieure à 1 100 C ; et/ou dans lequel l'atmosphère sous laquelle le frittage est effectué est une combinaison d'un

mélange de 5 % d'hydrogène dans de l'azote, et de vapeur ; et/ou la température T2 est d'environ 900 C ; et/ou dans lequel l'environnement oxydant est de l'air ; et/ou dans lequel la proportion de masse de carbone par rapport à l'hydorxyapatite dans le mélange poudre/liant est d'environ 1/3.

25. Procédé selon la revendication 23 ou la revendication 24, dans lequel les particules de carbone sont plus petites que les particules d'hydroxyapatite de sorte que les particules de carbone dans le précurseur de l'artéfact occupent des sites interstitiels entre les particules d'hydroxyapatite.

26. Procédé selon la revendication 23 ou la revendication 24, dans lequel les particules de carbone sont sensiblement de la même forme que les particules d'hydroxyapatite, de sorte que les micropores obtenus sont de forme et de taille similaires à celles des particules de carbone de départ.

27 Procédé de fabrication d'un artéfact qui convient pour une utilisation comme implant, le procédé consistant à : mélanger, à une température élevée, un mélange fait d'un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre et d'une substance solide en poudre qui puisse prendre une forme gazeuse par oxydation, à un liant thermoplastique, pour produire un premier mélange poudre/liant ; réduire en granules le premier mélange poudre/liant ; mélanger, à température élevée, un matériau à base de phosphate de calcium sous forme de poudre à un liant thermoplastique, pour produire un second mélange poudre/liant, ne contenant aucune substance solide en poudre oxydable ; réduire en granules le second mélange poudre/liant ; former un noyau avec le second mélange poudre/liant ; recouvrir le noyau d'une couche de surface extérieure du premier mélange poudre/liant, pour obtenir un comprimé en cru ;

fritter le comprimé en cru à une température T1 et sous atmosphère humide réductrice ou inerte, pour obtenir un précurseur de l'artéfact ; refroidir le précurseur à une température T2, à laquelle aucun autre frittage de se produit plus, tout en maintenant l'atmosphère humide réductrice ou inerte ; tout en maintenant le précurseur à la température T2, l'exposer à un environnement oxydant, de façon à oxyder au moins une partie de la substance solide et à lui faire prendre une forme gazeuse, de sorte qu'elle est sensiblement enlevée du corps, ceci pour obtenir un artéfact composé d'un corps fritté présentant une surface active d'au moins 1,5 m2/g, les espaces qui étaient occupés par la substance solide étant ainsi des micropores disséminés dans toute la couche de surface et présentant une dimension maximum pouvant atteindre environ 150 um.

28. Procédé selon la revendication 27, dans lequel le matériau en poudre à base de phosphate de calcium est de l'hydroxyapatite, les particules d'hydorxyapatite présentant une distribution dimensionnelle étroite et une granulométrie moyenne d'environ 1 um.

29. Procédé selon la revendication 28, dans lequel la substance solide en poudre est du carbone, les particules de carbone présentant une distribution dimensionnelle étroite et une granulométrie moyenne d'environ 5 um.

30 Procédé selon la revendication 29, dans lequel la formation du noyau et son recouvrement par la couche de surface extérieure sont effectués par pressage, moulage ou extrusion du mélange poudre/liant ; et/ou dans lequel la température T1 est supérieure à 1 100 C ; et/ou dans lequel l'atmosphère sous laquelle le frittage est effectué est une combinaison d'un mélange de 5 % d'hydrogène dans de l'azote, et de vapeur ; et/ou dans lequel la température T2 est d'environ 900 C ; et/ou dans lequel l'environnement oxydant est de l'air ; et/ou dans lequel la proportion de masse de carbone par rapport à l'hydroxyapatite dans le mélange poudre/liant est d'environ 1/3.

31. Procédé selon l'une quelconque des revendications 27 à 30 incluse, dans lequel la granulation des mélanges de poudre/liant est effectuée par

concassage ou broyage des mélanges, et tamisage pour obtenir la taille voulue des particules ou granules.

32. Procédé selon l'une quelconque des revendications 27 à 31 incluse, dans lequel le mélange des composants en poudre est effectué par homogénéisation des composants dans un broyeur à boulets pendant une période prolongée.

33. Procédé selon l'une quelconque des revendications 27 à 32 incluse, dans lequel des particules de phase fugitive, qui présentent une dimension de 100 à 2 000 microns et qui sont décomposables à la chaleur, sont mélangées au premier mélange poudrelliant et/ou au second mélange poudre/liant, le comprimé en cru étant, avant le frittage, chauffé au-delà de la température de décomposition des particules de phase gazeuse, pour former ainsi les macropores.

34. Procédé selon la revendication 33, dans lequel les particules de phase gazeuse sont des particules d'acide stéarique qui sont sensiblement sphériques, les particules d'acides stéarique présentant une plage de taille de 500 à 1 000 microns.

35. Nouvel artéfact, sensiblement tel que décrit et illustré dans le présent document.

36. Nouveau procédé de fabrication d'un artéfact, sensiblement tel que décrit et illustré dans le présent document.