FR2820324A1 - Materiau de remplissage d'os - Google Patents

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FR2820324A1
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FR
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bone filling
particle
individually
particles
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Withdrawn
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FR0201163A
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English (en)
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Paul Wilhem Richter
Mickael Edward Thomas
Ugo Ripamonti
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Technology Finance Corp Pty Ltd
Original Assignee
Technology Finance Corp Pty Ltd
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Abstract

Un matériau de remplissage d'os comprend une pluralité de particules de matériau bioactif. Une majorité de ces particules sont des particules produites individuellement.

Description

<Desc/Clms Page number 1>
La présente invention concerne un matériau de remplissage d'os.
Selon la présente invention, un matériau de remplissage d'os qui comprend une pluralité de particules de matériau bioactif, une majorité de ces particules étant des particules produites individuellement, est proposé.
Par"produites individuellement"en ce qui concerne les particules du matériau bioactif, on entend que chacune de ces particules a été fabriquée individuellement, par exemple par moulage ou extrusion, de manière à présenter une forme et une dimension spécifiques.
Le matériau de remplissage d'os de l'invention est utilisé in vivo pour remplir des défauts ou des espaces dans les os humains ou d'animaux. Le matériau de remplissage d'os utilisé tel quel, ou mélangé avec d'autres composants tels que des produits dérivés du sang qui agissent en tant que liant, pour remplir des défauts des os tels que des espaces ou des cavités. Le matériau est introduit ou placé chirurgicalement, c'est-à-dire par implantation, ou par injection, auquel cas il est utilisé sous la forme d'une préparation injectable.
De préférence, sensiblement la totalité, c'est-à-dire environ 100 %, des particules de matériau bioactif présentes dans le matériau de remplissage d'os peuvent être des particules produites individuellement. On se rendra compte, cependant, que le matériau de remplissage d'os ne peut contenir plus qu'une proportion mineure de particules de matériau bioactif qui ne sont pas des particules produites individuellement, telles que des particules produites par attrition ou rupture des particules produites individuellement.
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Généralement, le matériau de remplissage d'os peut ainsi comprendre au moins 95 % en masse de particules produites individuellement de matériau bioactif et 5 % ou moins de particules de matériau bioactif produites par attrition ou rupture des particules produites individuellement.
Chaque particule produite individuellement comprendra ainsi un corps en matériau bioactif, le corps présentant lesdites forme et dimension spécifiques et présentant une surface extérieure qui est bioactive.
Les corps des particules produites individuellement peuvent être de forme irrégulière ou, de préférence, de forme régulière telle qu'une forme cubique, parallélépipédique, cylindrique ou sphérique.
Les corps des particules produites individuellement peuvent être dimensionnés de telle sorte que leur dimension maximum soit au plus d'environ 3 mm, généralement de 1 à 2 mm. Ainsi, par exemple, lorsque les corps sont de forme cubique, les longueurs de leurs côtés individuels peuvent être d'environ 1,5 mm ; lorsqu'ils sont de forme cylindrique, les longueurs des cylindres peuvent être d'environ 1 mm et leurs diamètres peuvent être d'environ 1 mm ; lorsqu'ils sont sphériques, les diamètres extérieurs des corps peuvent être compris entre 0,5 et 1 mm. Cependant, ces dimensions peuvent être modifiées selon les souhaits pourvu que le matériau puisse être utilisé pour remplir des défauts ou des espaces dans les os par implantation ou puisse être utilisé sous la forme d'une préparation injectable.
Les particules produites individuellement sont ainsi en un matériau bioactif approprié et sont ostéoconductrices. Les
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particules produites individuellement peuvent même être ostéoinductrices, par exemple dans un agencement particulier des particules, par exemple un groupe ou une poche de particules, étroitement liées les unes aux autres. Dans un mode de réalisation de l'invention, le matériau bioactif peut être un matériau qui ne se résorbe pas, tel que de l'hydroxyapatite. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le matériau bioactif peut être un matériau qui se résorbe partiellement, tel qu'un matériau composite hydroxyapatite-phosphate de tricalcique. Dans encore un autre mode de réalisation de l'invention, le matériau bioactif peut être un matériau qui se résorbe totalement, tel que du phosphate de tricalcique.
Au moins une cavité peut être prévue dans le corps de chaque particule produite individuellement, la cavité étant en communication avec la surface extérieure.
Dans un mode de réalisation de l'invention, la ou chaque cavité dans chaque particule produite individuellement peut présenter la forme d'une indentation de surface ou d'une concavité. Chaque indentation de surface ou concavité peut être hémisphérique de sorte qu'elle présente la forme d'une alvéole. Les rayons des alvéoles peuvent être compris entre 200 et 400 um ou même plus grands éventuellement. De préférence, autant d'alvéoles que possible sont prévues sur chaque particule produite individuellement, en fonction des contraintes du procédé de fabrication utilisé. Ainsi, par exemple lorsque chaque particule produite individuellement est de forme cubique et est fabriquée par moulage, une alvéole peut être produite dans chaque côté du corps.
Cependant, lorsque chaque particule produite individuellement est de forme cubique et est fabriquée par extrusion, une
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alvéole ne sera généralement prévue que sur quatre des côtés.
Dans un autre mode de réalisation de l'invention, la cavité ou les cavités peuvent occuper une proportion importante du volume de la particule. Autrement dit, le volume de la cavité, c'est-à-dire le volume de la cavité ou le volume combiné des cavités lorsque la particule comporte plusieurs cavités, constitue une proportion importante du volume de la particule. Généralement, le volume de la cavité peut constituer au moins 50 % du volume de la particule. Dans une version, le corps peut alors être sphérique, et peut, en particulier, présenter la forme d'une coquille sphérique creuse comportant une ouverture d'accès et la coquille peut être ainsi en un matériau bioactif. Dans une autre version, le corps peut présenter une forme irrégulière, et une pluralité de cavités peuvent être prévues à l'intérieur du corps. Le matériau de remplissage d'os peut même comprendre un mélange de ces particules produites individuellement de formes sphérique et irrégulière. Les particules de forme sphérique peuvent alors, dans un tel mélange, être plus petites que les particules de forme irrégulière.
L'invention va maintenant être décrite plus en détail avec référence aux dessins joints et aux exemples non limitatifs.
Sur les dessins, la figure 1 montre une vue tridimensionnelle d'une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un premier mode de réalisation de l'invention ; la figure 2 montre, en partie, une vue tridimensionnelle simplifiée ou éclatée schématique du dispositif pour produire
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ou fabriquer la particule de la figure 1 ; la figure 3 montre une vue tridimensionnelle d'une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; la figure 4 montre une vue tridimensionnelle d'une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un troisième mode de réalisation de l'invention ; la figure 5 montre une vue tridimensionnelle d'une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un quatrième mode de réalisation de l'invention ; et la figure 6 montre une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un cinquième mode de réalisation de l'invention.
En faisant référence aux figures 1 et 2, le numéro de référence 10 indique généralement une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un premier mode de réalisation de l'invention.
La particule 10 comprend un corps de forme cubique solide 12 en hydroxyapatite. Le corps 12 comporte des surfaces 14,16, 18,20, 22 et 24. Les arêtes le long desquelles les surfaces adjacentes se rencontrent, telles que l'arrête 26 le long de laquelle les surfaces 14 et 16 se rencontrent, présentent une longueur d'environ 1,5 mm.
Une alvéole hémisphérique 28, dont le rayon est compris entre 200 et 400 um, est prévue dans chacune des surfaces.
La particule 10 est produite dans une matrice, indiquée
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généralement par le numéro de référence 30.
La matrice ou le moule 30 comprend quatre éléments de matrice pleins 32. Chaque élément de matrice 32 est de forme carrée en vue plane et comporte une surface de moulage ou de matrice 34 de laquelle déborde une saillie arrondie 36. Les éléments de matrice 32 sont agencés de telle sorte qu'ils définissent entre eux une cavité de moulage 38.
La matrice 30 comprend également deux pistons opposés 40. Chaque piston 40 comporte également une surface de matrice 34 et une saillie 36.
En utilisation, une poudre d'hydroxyapatite avec une taille de particule moyenne d'environ 1 um est mélangée, à une température élevée de 120oC, à un liant thermoplastique approprié pour l'extrusion, le moulage par injection ou la compression. Le mélange est écrasé et passé au crible afin d'obtenir une poudre grossière avec des particules plus petites que 300 um. Cette poudre est appelée ci-après "matériau de base"et a été utilisée pour produire toutes les particules produites individuellement auxquelles il est fait référence dans le présent document avec référence aux figures 1 à 6.
La matrice 30 est ainsi divisée dans le sens horizontal en quatre éléments de matrice 32. Lorsque les éléments de matrice 32 sont assemblés et serrés, la cavité de moulage 38 de section carrée est formée. Chaque saillie hémisphérique 36 sur une surface de matrice 34 entraînera la formation d'une indentation ou d'une alvéole 28 dans les quatre côtés correspondants d'un comprimé obtenu par compression dans la matrice. Chacun des pistons 40 comporte une partie de
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section carrée 42 qui s'insère de manière coulissante dans la cavité de moulage 38. Les parties 42 sont pourvues des surfaces de matrice 34 et des saillies hémisphériques 36 de sorte que, au moyen de ces saillies hémisphériques 36, des indentations hémisphériques ou des alvéoles soient formées dans les surfaces supérieure et inférieure d'un comprimé lorsqu'il est comprimé dans la cavité 38.
Ainsi, afin de produire la particule 20, la matrice 30 est assemblée et serrée (non montré), le piston inférieur 40 mis en position avec sa partie 42 insérée dans la cavité 38, la cavité 38 chargée avec le matériau de base, le piston supérieur 40 inséré et la poudre comprimée par l'application d'une pression hydraulique aux deux pistons. Lors du désassemblage de la matrice, un comprimé sous la forme d'un cube est obtenu, le comprimé comportant des indentations sur chacune des surfaces plates du corps cubique. Le comprimé est placé dans un four et cuit afin d'enlever le liant thermoplastique et de fritter les particules d'hydroxyapatite.
Après le frittage, le corps peut être soumis à une abrasion mécanique par polissage au tonneau ou par traitement à l'acide afin d'enlever les arêtes vives et les coins. Cela implique une immersion dans de l'acide citrique dilué pendant plusieurs minutes, un rinçage à l'eau et une cuisson à une température basse d'environ 500oC pour sécher le corps et enlever les résidus d'acide. Le produit fabriqué résultant est la particule produite individuellement 10.
Un matériau de remplissage d'os selon l'invention comprendra ainsi une pluralité des particules 10, c'est-à-dire une grande quantité de particules 10. Autrement dit, il comprendra au moins 95 % en masse des particules 10 et 5 % ou moins en masse de particules de matériau bioactif
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produites par attrition des particules 10. Le matériau de remplissage est utilisé pour remplir des défauts ou des espaces dans un os. Pour réaliser cela, le matériau de remplissage est utilisé tel quel, ou mélangé avec d'autres composants tels que des produits dérivés du sang qui agissent en tant que liant, et introduit dans les défauts de l'os tels que des espaces ou des cavités. Le remplissage peut être effectué chirurgicalement, c'est-à-dire par implantation, ou le matériau de remplissage peut être réalisé sous la forme d'une préparation injectable qui est ensuite placée en position par injection.
En faisant référence à la figure 3, le numéro de référence 50 indique généralement une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un
Figure img00080001

deuxième mode de réalisation de l'invention.
Les parties de la particule 50 qui sont identiques ou similaires à celles de la particule 10 décrite précédemment sont indiquées par les mêmes numéros de référence.
La particule 50 est identique à la particule 10, excepté qu'elle ne comporte pas d'alvéole 28 dans sa surface 22 et dans sa surface 24. Ceci est le résultat de son procédé de production ou de fabrication.
La particule 50 est produite par extrusion du matériau de base à travers une buse (non montrée) comportant un orifice carré afin de produire un cordon continu 52 de produit extrudé cru de section carrée. Alors qu'il quitte la buse, le produit extrudé est indenté par quatre broches actionnables (non montrées) espacées de 90 degrés et, ensuite, haché ou coupé à une longueur souhaitée. Cela se traduit par des composants
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de forme cubique avec des alvéoles hémisphériques 28 sur les quatre côtés 14, 16, 18 et 20. Ces composants peuvent être cuits et soumis à une abrasion mécanique ou à un traitement par acide comme décrit précédemment avec référence aux figures 1 et 2, afin d'enlever les arêtes vives et les coins. De cette manière, les particules produites individuellement 50 sont fabriquées. On se rendra compte que, tandis que les particules 50 seront généralement de forme cubique, du fait qu'elles sont fabriquées par extrusion, leurs corps peuvent être déformés dans une certaine mesure de sorte qu'elles ne sont pas parfaitement symétriques.
En outre, pour des considérations pratiques, les broches actionnables ne seront normalement pas situées au même niveau de sorte que les quatre indentations ou alvéoles 28 ne seront généralement pas situées à égales distances des surfaces 22,24. En outre, une ou plusieurs des surfaces 14, 16,18 et 20 peuvent ne contenir qu'une partie d'une alvéole ou des parties de deux alvéoles, en fonction de l'endroit où la découpe du produit extrudé cru est effectuée.
En faisant référence à la figure 4, le numéro de référence 60 indique généralement une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un troisième mode de réalisation de l'invention.
Les parties de la particule 60 qui sont identiques ou similaires à celles des particules 10,50 décrites précédemment sont indiquées par les mêmes numéros de référence.
La particule 60 est sensiblement identique à la particule 50 et est produite de la même manière, c'est-à-dire par
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extrusion ; cependant, dans ce cas, une buse d'extrusion circulaire est utilisée de sorte que le corps 12 de la particule
60 est de section circulaire, de sorte qu'il présente une surface extérieure cylindrique 52 entre ses surfaces 22,24.
Ainsi, la particule 60 ne comporte pas d'alvéole 28 dans ses surfaces 22 et 24, mais comporte quatre alvéoles 28 espacées circonférentiellement sur sa surface cylindrique extérieure 52.
À la place, un plus grand ou un plus petit nombre d'alvéoles (non montré) peuvent être prévues.
En faisant référence à la figure 5, un numéro de référence 70 indique généralement une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un quatrième mode de réalisation de l'invention.
Les parties de la particule 70 qui sont identiques ou similaires à celles des particules 10, 50, 60 décrites précédemment sont indiquées par les mêmes numéros de référence.
La particule 70 est formée d'une manière similaire aux particules 50 et 60, c'est-à-dire par extrusion, sauf que la buse d'extrusion comporte un orifice qui présente la forme d'une croix de Malte comportant des bras dont les extrémités sont arrondies plutôt que fourchues comme indiqué sur la figure 5. Le matériau de base est extrudé à travers l'orifice afin de former un cordon continu d'un produit extrudé cru contenant quatre canaux ou cannelures 72. Alors qu'il quitte la buse, le produit extrudé cru est découpé à la longueur souhaitée. La lame de découpe (non montrée) déforme le produit extrudé de telle sorte que les canaux sont refermés par pincement (non montré) aux extrémités respectives de la particule, créant de ce fait quatre cavités 74 qui sont
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approximativement de forme hémisphérique. Les composants supérieurs sont ensuite cuits et soumis à une abrasion mécanique ou à un traitement par acide, comme décrit précédemment avec référence aux figures 1 et 2, afin d'enlever les arêtes vives et les coins.
En faisant référence à la figure 6, le numéro de référence 80 indique généralement une particule produite individuellement d'un matériau de remplissage d'os selon un cinquième mode de réalisation de l'invention.
La particule 80 est sphérique et comprend une coquille creuse 82 en hydroxyapatite. Une cavité 84, qui occupe sensiblement plus de 80 % du volume de la particule 80 est ainsi prévue dans la coquille 82. La coquille 82 comporte une ouverture d'accès 86 par laquelle la cavité 84 est en communication avec la surface extérieure de la coquille 82.
La particule 80 est produite en mélangeant le matériau de base avec des particules plus ou moins sphériques d'un matériau à phase fugitive, c'est-à-dire un matériau qui se décomposera et se volatilisera pendant la cuisson. Le matériau à phase fugitive peut, par exemple, consister en des billes d'acide stéarique. Le mélange résultant est roulé ou tourné de sorte que le matériau de base adhère en tant que revêtement aux sphères à phase fugitive et que le matériau de base en excès soit enlevé. Les sphères ainsi revêtues sont placées sur une plaque de fibres absorbantes, telle qu'une plaque de fibres en alumine, et cuites afin d'enlever la phase fugitive. Cela produit la coquille frittée creuse comportant la grande ouverture d'accès 86 qui est produite par la sortie du matériau à phase fugitive fondu pendant la cuisson de la sphère revêtue. On pense que la forme extérieure
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sensiblement sphérique de la particule 80 est particulièrement adaptée pour les préparations injectables où un bon écoulement et un faible volume de phase solide des particules de matériau de remplissage sont intéressants.
Si on le souhaite, une pluralité, par exemple 3 ou 4, des particules 80 peuvent être placées adjacentes les unes aux autres dans une relation de butée, avant la cuisson des particules. Lors de la cuisson, les coquilles 82 des particules adjacentes s'agglomèrent les unes aux autres tandis que chaque coquille reste plus ou moins intacte, conservant ainsi sa cavité 84 et son ouverture d'accès 86. De cette manière, une particule produite individuellement de forme irrégulière, comportant une pluralité de cavités 84, est obtenue. Un tel article produit individuellement de forme irrégulière peut ainsi également être considéré comme étant un groupe ou une poche d'une pluralité des particules 10, étroitement liées les unes aux autres. Le matériau de remplissage d'os de l'invention peut alors comprendre un mélange des particules sphériques 80 et des particules de forme irrégulière, les particules sphériques 80 étant plus petites que les particules de forme irrégulière.
Jusqu'ici, les matériaux de remplissage d'os étaient composés de granules de matériau bioactif ou biocompatible.
Les granules sont obtenues par écrasement du matériau bioactif ou biocompatible sous une forme poreuse et par passage au tamis du produit écrasé afin d'extraire des fragments dans une plage de taille souhaitée. Dans les matériaux de remplissage d'os ainsi obtenus, la forme des granules n'est pas prévisible, les granules comportent de multiples points de fracture pointus sur leurs surfaces extérieures et une quantité importante de matériau est
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gaspillée.
Par contre, avec les particules produites individuellement selon l'invention, la forme et la taille des particules sont prévisibles et il existe peu d'arrêtes vives (s'il en existe) et il y a un gaspillage minimal de matériau.

Claims (20)

REVENDICATIONS
1. Matériau de remplissage d'os qui comprend une pluralité de particules de matériau bioactif, une majorité de ces particules étant des particules produites individuellement.
2. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 1, dans lequel sensiblement toutes les particules de matériau bioactif présentes dans celui-ci sont des particules produites individuellement, le matériau de remplissage d'os contenant au plus une proportion mineure de particules de matériau bioactif qui ne sont pas des particules produites individuellement.
3. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel chaque particule produite individuellement comprend un corps en matériau bioactif, le corps présentant une forme régulière et une surface extérieure qui est bioactive.
4. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans lequel chaque particule produite individuellement comprend un corps en matériau bioactif, le corps présentant une forme irrégulière et une surface extérieure qui est bioactive.
5. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 3 ou la revendication 4, dans lequel les corps des particules produites individuellement sont dimensionnés de telle sorte que leur dimension maximum soit au plus de 3 mm.
6. Matériau de remplissage d'os selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 incluse, dans lequel le matériau
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bioactif ne se résorbe pas.
7. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 6, dans lequel le matériau bioactif est de l'hydroxyapatite.
8. Matériau de remplissage d'os selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 incluse, dans lequel le matériau bioactif se résorbe partiellement.
9. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 8, dans lequel le matériau bioactif est un matériau composite hydroxyapatite-phosphate de tricalcique.
10. Matériau de remplissage d'os selon l'une quelconque des revendications 3 à 5 incluse, dans lequel le matériau bioactif se résorbe totalement.
11. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 10, dans lequel le matériau bioactif est du phosphate de tricalcique.
12. Matériau de remplissage d'os selon l'une quelconque des revendications 3 à 11 incluse, dans lequel au moins une cavité est prévue dans le corps de chaque particule produite individuellement, la cavité étant en communication avec la surface extérieure du corps.
13. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 12, dans lequel la cavité dans le corps de chaque particule produite individuellement présente la forme d'une indentation de surface ou d'une concavité.
14. Matériau de remplissage d'os selon la revendication
<Desc/Clms Page number 16>
13, dans lequel l'indentation de surface ou la concavité dans le corps de chaque particule produite individuellement est hémisphérique de sorte qu'elle présente la forme d'une alvéole dans la surface du corps.
15. Matériau de remplissage d'os selon la revendication
14, dans lequel une pluralité des alvéoles sont prévues dans le corps de chaque particule produite individuellement.
16. Matériau de remplissage d'os selon la revendication
12, dans lequel le volume de la cavité de chaque particule produite individuellement constitue une proportion importante du volume de la particule.
17. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 16, dans lequel le volume de la cavité de chaque particule produite individuellement constitue au moins 50 % du volume de la particule.
18. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 17, dans lequel le corps de chaque particule produite individuellement est sphérique et présente la forme d'une coquille sphérique creuse comportant une ouverture d'accès, la coquille étant ainsi en matériau bioactif.
19. Matériau de remplissage d'os selon la revendication 17, dans lequel le corps de chaque particule produite individuellement est de forme irrégulière, une pluralité des cavités étant prévues dans le corps.
20. Nouveau matériau de remplissage d'os, sensiblement tel que décrit et illustré dans le présent document.
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