Traitement de surface BCP®

B i b l i o g r a p h i e

Pure like nature

2 a

Le traitement de surface BCP® des implants anthogyr permet une ostéo-intégration rapide et efficace.

Son potentiel ostéo-conducteur va assurer une différenciation ostéoblastique précoce, ce qui facilite la fixation mécanique de l’implant.

3T R A I T E M E N T D E S U R F A C E B C P ®

SOMMAIRE

1. Influence of surface characteristics on bone integration of titanium implants. A histomorphometric study in miniature pigs.

Auteurs : D.BUSER, R.K.SCHENK, S.STEINEMANN, J.P.FIORELLINI, C.H. FOX, H.STICH.......................................

2. In vitro biological effects of titanium rough surface obtained by calcium phosphate grid blasting.

Auteurs : A. CITEAU, J. GUICHEUX, C. VINATIER, P. LAYROLLE, T.P. NGUYEN, P. PILET, G. DACULSI....................

3. Biphasic calcium phosphate concept applied to artificial bone, implant coating and injectable bone substitute.

Auteur : G. DACULSI....................................................................................................................................................

4. A histomorphometric evaluation of bone-to-implant contact on machine-prepared and roughened titanium dental implants.

Auteurs : I. ERICSSON, CB. JOHANSSON, H. BYSTEDT, MR. NORTON......................................................................

5. Calcium phosphate ceramic blasting on Titanium surface improve bone ingrowth.

Auteurs : E.GOYENVALLE, E.AGUADO, R.COGNET, X.BOUGES, G.DACULSI..............................................................

6. Integration of screw implants in the rabbit. A 1-year follow-up of removal torque of 12 titanium implants.

Auteurs : JOHANSSON C., ALBREKTSSON T...............................................................................................................

7. Surface treatments of titanium dental implants for rapid osseointegration.

Auteurs : L. le GUEHENNEC, A.SOUEIDAN, P.LAYROLLE, Y.AMOURIQ......................................................................

8. Osteoblastic cell behaviour on different titanium implant surfaces.

Auteurs : L. le GUEHENNEC, MA. LOPEZ-HEREDIA, B. ENKEL, P. WEISS, Y. AMOURIQ, P. LAYROLLE...................

9. Implant Surfaces.

Auteurs : D.A. PULEO, M.V. THOMAS............................................................................................................................

10. Etude : Etude de la cytocompatibilité de 3 états de surfaces implantaires : Evaluation et comparaison.

Auteurs : Dr. B.GROSGOGEAT & P.RENOUD.............................................................................................................

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p.15

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4 a

ABSTRACT

Des implants ont été placés dans des fémurs de cochons nains. Après 3 et 6 semaines, les implantations ont été analysées. De fortes différences ont été observées concernant le pourcentage de B.I.C. (Bone Implant Contact).

Les implants polis, sablés avec de petits grains ou bien décapés à l’acide ont enregistré les plus faibles pourcentages de B.I.C. (B.I.C. < 25%).

Les implants sablés avec de gros grains ou T.P.S. (Titanium Plasma Sprayed) ont enregistré des résultats normaux (B.I.C. entre 30 et 40%).

Les implants sablés avec de gros grains et mordancés à l’acide ainsi que les implants revêtus d’HA (HydroxyApatite) ont enregistré les meilleurs résultats (B.I.C. entre 60 et 70%).

Cette étude conclut qu’il existe une corrélation positive entre la rugosité de l’implant et l’adhérence osseuse.

MÉTHODOLOGIE

12 cochons nains ont été recrutés. Ils ont reçu 6 différents types d’implants au niveau du fémur.

Les groupes d’implants étaient les suivants :

Groupes Traitements de surface Caractéristiques de la surface traitée

G1 Implants électro-polis Lisse et plate

G2 Sablage (grains moyens) + acide Déformation linéaire

G3 Sablage (gros grains) Surface rugueuse

G4 Sablage (gros grains) + acide Surface légèrement rugueuse + fine structure secondaire

G5 TPS Rugueuse et poreuse

G6 HA Rugueuse et poreuse

1 - Article : Influence of surface characteristics on bone integration of titaniumimplants. A histomorphometric study in miniature pigs.

Revue : Journal of Biomedical Materials Research, 1991, Vol.25, p.889-902

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Évaluation de l’influence de différents traitements de surface sur l’ostéo-intégration.

Auteurs : D.BUSER, R.K.SCHENK, S.STEINEMANN, J.P. FIORELLINI, C.H. FOX, H.STICH

5T R A I T E M E N T D E S U R F A C E B C P ®

RÉSULTATS

Les implants polis, sablés avec de petits grains ou bien décapés à l’acide ont enregistré les plus faibles pourcentages de B.I.C. (B.I.C. < 25%).

Les implants sablés avec de gros grains ou T.P.S. ont enregistré des résultats normaux (B.I.C. entre 30 et 40%).

Les implants sablés avec de gros grains et mordancés à l’acide ainsi que les implants revêtus d’HA ont enregistré les meilleurs résultats (B.I.C. entre 60 et 70%).

Sur les deux périodes d’observation, les implants du groupe 6 revêtus d’HA ont présenté une bien meilleure adhérence osseuse (meilleur B.I.C.) que l’ensemble des autres implants. La rugosité de la surface a donc un impact sur l’ostéo-intégration.Concernant le traitement HA (groupe 6), les résultats du B.I.C. sont bien supérieurs mais il est constaté, dans le même temps, une résorption osseuse supérieure.

CONCLUSION

Les surfaces rugueuses assurent un meilleur contact osseux. Les traitements acides ont également une influence positive notable sur le contact osseux.En conclusion, les techniques de sablage, sablage-mordançage et le revêtement HA sont des alternatives prometteuses en comparaison avec les implants lisses ou T.P.S..

Les implants Anthogyr sont traités BCP® (HA + β-TCP). Ils assurent la meilleure ostéo-intégration en comparaison avec les autres groupes.

6 a

MÉTHODOLOGIE

Les disques de titane sont nettoyés à l’acétone puis répartis aléatoirement selon 3 groupes. Groupe 1 : Disques polisGroupe 2 : Disques sablés BCP® puis passivés à l’acide nitriqueGroupe 3 : Disques passivés

La viabilité des cellules a été mesurée en les disposant sur des disques en titane ou bien sur des lames en plastique.

RÉSULTATS

Rugosité de surfaceLe groupe 1 ne présente pas d’aspérité et de rugosité. En revanche, les groupes 2 et 3 présentent une surface irrégulière et rugueuse.Les résultats significatifs prouvent que le traitement BCP® permet d’obtenir une érosion de surface plus importante. Celle-ci est plus irrégulière sur le BCP® que sur les deux autres groupes (Ra le plus important). Par ailleurs la surface des pointes est la plus faible sur le BCP® (donc la surface sera plus rugueuse et plus «agressive»).Sur le groupe 2 (BCP®), on note que les concentrations de titane et de carbone sont réduites.Sur le groupe 3, on note la présence d’une contamination organique en surface.

Morphologie des cellules ostéoblastiques. Selon les groupes, les cellules présentent des morphologies différentes :

Groupe 1 (Tipolish = traitement simple) : les cellules sont très dispersées et étalées, avec une morphologie «lamélisée». Groupe 2 (Tiblast = traitement BCP® + passivation à l’acide) : les cellules sont de morphologie ronde et normale et présentent peu d’extensions cytoplasmiques. Groupe 3 (Tipassiv = Passivation à l’acide) : les cellules sont de morphologie ronde et plutôt normale mais elles présentent beaucoup d’extensions cytoplasmiques.

Viabilité des cellules ostéoblastiques. Quel que soit le traitement de surface, la viabilité des cellules se dégrade après 4 jours. (p< 0,01)Après 8 jours il n’y a pas de différence notable entre les cellules disposées sur les lames plastiques (groupe contrôle) ou sur chaque autre groupe.

Le traitement BCP® va engendrer une diminution nette de l’activité ostéoblastique après 4 jours. La différence se réduit significativement après 8 et 15 jours.Les meilleurs résultats sont obtenus par la lame plastique et par le traitement acide.

2 - Article : In vitro biological effects of titanium rough surface obtained by calcium phosphate grid blasting.

Revue : Biomaterials, 2005, Vol.26, p.157-165

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Mesure de la rugosité des surfaces traitées.> Évaluation de la biocompatibilité des surfaces traitées.

Les implants Anthogyr sont traités BCP®. Leur rugosité assure une bonne fixation des cellules ostéogènes.

> Tous les implants Anthogyr favorisent l’ostéo-intégration en comparaison aux traitements de surface classiques.

Auteurs : A. CITEAU, J. GUICHEUX, C. VINATIER, P. LAYROLLE,T.P. NGUYEN, P. PILET, G. DACULSI

7T R A I T E M E N T D E S U R F A C E B C P ®

ABSTRACT

Le développement de céramiques en phosphate de calcium et d’autres bio-matériaux implique une maîtrise de leur résorption et d’une substitution osseuse. Le concept de bio-activité a été créé pour le BCP®. L’interface matériau/os et les phases permettant le développement de cette interface dynamique (réponse cellulaire, biodégradabilité, bio-résorption par exemple) ont été décrits.

INTRODUCTION

Le concept du BCP® consiste à associer du phosphate de calcium dans sa phase la plus stable et d’HydroxyApatite sous forme de TriCalcium Phosphate (TCP) qui se dissoudra plus rapidement et facilement dans les différents tissus péri-implantaires.

MATÉRIAUX ET MÉTHODOLOGIE

Il existe plusieurs formes de BCP® : particules ou blocs, dense ou poreux. L’état de surface (rugosité, porosité) de blocs formés de phosphate de calcium lors du sablage a une influence sur les propriétés physico-chimique de l’implant. Le sablage est réalisé avec des particules bio-compatibles.Jadis, les traitements de surface utilisés (principalement hydroxyapatite) pour les implants n’étaient pas considérés comme bio-actifs et bio-résorbables. Le principal avantage du BCP® consiste à assurer une bonne liaison ou un bon contact avec l’os comparé à l’utilisation de matériaux inertes ou bio-tolérants.

RÉSULTATS

Il est observé une bonne résorption du BCP® selon la proportion du ratio (β-TCP/HA). La résorption du β-TCP est bien supérieure à celle du HA. La formation de cristaux d’apatite similaires à ceux de l’os indique un processus de résorption.Le processus suivant a été proposé : > Acidification du micro-environnement en conséquence de l’interaction avec les matériaux.> Dissolution du phosphate de calcium suivi d’une formation d’HydroxyApatite carbonatée simultanément à la création d’une

matrice organique. > Production d’une matrice extra-cellulaire.> Minéralisation de fibres collagène et intégration des cristaux d’HydroxyApatite carbonatée dans la structure osseuse

remodelée. L’interface analysée n’est donc pas statique mais dynamique en évolution constante. Cette évolution prend en compte les facteurs bio-mécaniques ainsi que le développement osseux. Il apparaît que les implants recouverts de phosphate de calcium accélèrent la fixation osseuse et une surface de contact maximale sans encapsulation fibreuse. CONCLUSION

Les trois différentes formes de BCP® ont la même évolution avec les tissus:> 1. La dissolution du CaP entraîne une augmentation de la concentration de phosphate de calcium. > 2. Formation de CHA (carbonate d’hydroxyapatite). > 3. Une association des cristaux de carbonate-apatite à la matrice organique.> 4. Une dissolution des cristaux dans la matrice collagéneuse.Finalement, ces différents processus chimiques contribuent au développement des tissus et des cellules renforçant l’interface implant/os.

3 - Article : Biphasic calcium phosphate concept applied to artificial bone, implant coating and injectable bone substitute.

Revue : Biomaterials, 1998, Vol.19 , p.1473-1478

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Description de l’action chimique du BCP® à la surface de l’implant et au niveau cellulaire.

Le traitement BCP® est un traitement bio-compatible résorbable.> Tous les implants Anthogyr bénéficient d’un traitement BCP®. Il assure une bonne bio-compatibilité avec la

zone péri-implantaire.Le traitement BCP® assure une bonne fixation de l’os à l’implant par le développement d’une matrice collagéneuse.

> Les implants Anthogyr favorisent le développement d’une surface de contact entre l’os et l’implant.

Auteurs : G. DACULSI

8 a

ABSTRACT

Deux types d’implants ont été posés pour remplacer des prémolaires de chiens sur le maxillaire. L’ostéo-intégration a été évaluée après 2 et 4 mois d’implantation. Les implants testés étaient des implants sablés à l’oxyde de titane en comparaison avec des implants usinés. Le taux de réussite global est de 95%. Les résultats de l’étude montrent que le traitement de surface assure une ostéo-intégration plus efficace sur les traitements soufflés au titane que sur les implants usinés après 4 mois.

ÉTUDE

D’après Albrektsson (1981), l’ostéo-intégration est définie comme « un contact direct entre l’os vivant et l’implant à l’échelle microscopique ». L’ancrage de l’implant dépend de divers facteurs comme la bio-compatibilité du matériau, la technique de chirurgie, le site d’implantation, les facteurs bio-mécaniques... La stabilité initiale est importante pour le succès de l’ostéo-intégration.

MÉTHODOLOGIE

20 implants ont été posés (10 simplement usinés, 10 TioBlast c’est-à-dire sablés au dioxyde de titane). 5 chiens âgés de deux ans ont reçu les implants. Les dents ont été ensuite extraites, les sites ont été suturés et les sutures retirées 10 jours plus tard. Chaque chien a reçu 4 implants, 2 standards (usinés) et 2 traités (sablés au dioxyde de titane). Après 4 mois, les chiens ont été euthanasiés. Les maxillaires ont été retirés et les implants analysés après 2 et 4 mois de pose.

RÉSULTATS

Sur les 20 implants posés, 19 ont été implantés avec succès. 1 échec a été enregistré. Après 2 mois d’implantation, il n’y a pas de réelle différence entre le niveau d’ostéo-intégration des implants usinés ou sablés au titane. En revanche, alors qu’il n’y a pas de différence significative dans l’ostéo-intégration des implants usinés après 2 ou 4 mois (40% de surface de contact), il est observé une nette amélioration de la capacité d’ostéo-intégration des implants traités au dioxyde de titane après 4 mois (on passe de 40,5% à 65,1%).

4 - Article : A histomorphometric evaluation of bone-to-implant contact on machine-prepared and roughened titanium dental implants.

Revue : Clinical Oral Implant Research, 1994, Vol. 5, p.202-206

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Évaluation du couple nécessaire pour retirer un implant après implantation.> Association du niveau de couple rapporté au niveau d’ostéo-intégration identifié. > Évaluation de la capacité d’ostéo-intégration d’un implant traité à l’oxyde de titane en

comparaison à des implants simplement usinés.

Le traitement BCP® (HA + β-TCP) assure une ostéo-intégration rapide car la surface rugueuse obtenue permet un bien meilleur ancrage de l’implant. Par conséquent, le traitement de surface Anthogyr va favoriser l’ostéo-intégration. > Le traitement BCP® favorise une bonne intégration en comparaison avec des implants simplement usinés et non traités.

Auteurs : I. ERICSSON, CB. JOHANSSON, H. BYSTEDT, MR. NORTON

9T R A I T E M E N T D E S U R F A C E B C P ®

ABSTRACT

La rugosité de surface d’un implant peut être obtenue par un sablage de particules de silice ou d’alumine. Or, ce type de traitement entraîne une pollution des tissus péri-implantaires. Le traitement BCP® génère une érosion bio-compatible de la surface d’un implant sans créer d’éléments cytotoxiques. Les résultats de l’étude montrent que le traitement de surface BCP® assure une ostéo-intégration rapide et efficace sans pollution.

ÉTUDE

La rugosité d’un implant influence le comportement des cellules. D’un côté, elle favorise la fixation des cellules sur l’os mais dans le même temps cette rugosité dégrade l’activité et la fonction de ces mêmes cellules. Des implants en titane grade V ont été évalués.

RÉSULTATS

Les implants simplement usinés ont présenté une surface lisse. Après 6 semaines, il n’y a pas eu de fixation probante des cellules ostéogènes. Après 12 semaines, un contact direct entre l’os et l’implant a été observé. En revanche, les implants sablés BCP® ont présenté une surface fortement rugueuse et irrégulière. Que ce soit après 6 ou 12 semaines, un contact direct avec l’os a été établi pour une parfaite ostéo-intégration et une bonne stabilité. Par ailleurs, aucune pollution de Ca (Calcium) ou P (Phosphore) n’a été relevée démontrant ainsi l’ultra-propreté des implants BCP®. Le BCP® est bio-compatible et ostéo-conducteur. Il évite toute contamination de surface par des éléments cytotoxiques.Il semble également que l’activité et la réactivité cellulaire soient conservées. CONCLUSION

Les résultats de l’étude montrent que ce traitement de surface assure une ostéo-intégration rapide et efficace sans pollution. C’est une bonne alternative pour traiter une surface.

5 - Article : Calcium phosphate ceramic blasting on titanium surface improves bone ingrowth.

Revue : Key engineering materials, 2008, Vols. 361-363, p.1351-1354

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Évaluation de la capacité d’ostéo-intégration d’un implant traité au BCP®.> Évaluation de la cytotoxicité du traitement BCP®.

Les implants Anthogyr sont traités BCP® (HA + β-TCP). Ils préviennent les risques de pollution dommageable pour les tissus péri-implantaires. > Le traitement BCP® favorise une bonne intégration et permet d’obtenir une surface ultra-propre.

Les implants testés sont des implants titane de grade V, présentant la même composition que les implants de la gamme A Anthogyr.

> Les implants Anthogyr correspondent parfaitement aux résultats présentés dans cette étude.

Auteurs : E.GOYENVALLE, E.AGUADO, R.COGNET, X.BOUGES, G.DACULSI

10 a

ABSTRACT

Des implants ont été placés dans des tibias de lapins. Après une période de cicatrisation de 3 semaines, le niveau de couple nécessaire a été évalué après 1, 3, 6 et 12 mois. Cette étude conclut qu’il existe une augmentation graduelle de la surface de contact entre l’os et l’implant dans le temps. Il faut générer plus de couple pour retirer l’implant.

ÉTUDE

Les raisons d’échec peuvent aussi s’expliquer par des défauts de fabrication de l’implant ou bien des implants impropres. Cette étude a pour objectif l’évaluation du couple nécessaire pour retirer un implant et l’association de cette donnée avec le niveau d’ostéo-intégration avec des implants titane Bränemark.

MÉTHODOLOGIE

25 lapins (de 9 à 12 mois) ont été recrutés. Ils ont été divisés en 5 groupes selon les sacrifices à 3 semaines puis 1, 3, 6, 12 mois. Entre 3 semaines et 1 an après implantation, les zones implantées ont été réouvertes puis un manomètre à jauge a permis de lire directement le couple nécessaire pour pouvoir retirer l’implant. Par la suite le contact os/implant a été évalué après que les membres aient été sciés. En comparant les résultats d’enregistrement du couple à ceux du contact os/implant, le lien entre l’ostéo-intégration et le niveau de couple nécessaire au retrait a été évalué.

RÉSULTATS

Il est constaté que le niveau de couple nécessaire pour retirer l’implant croit dans le temps. (entre 10,8 N.cm après 3 semaines et 88 N.cm après un an). Concernant l’évaluation de l’ostéo-intégration, les résultats montrent également une augmentation du pourcentage de contact entre l’implant et l’os (de 20% après un mois à 85% après un an). Les écarts de valeurs observées laissent penser qu’il peut y avoir une différence de développement osseux entre diverses espèces animales. L’activité cellulaire peut par ailleurs se justifier par un temps de développement osseux d’environ 3 mois.

CONCLUSION

Il existe bien un lien entre l’ostéo-intégration et le couple nécessaire pour retirer l’implant. En effet, il est constaté que la force utile croit dans le temps en relation avec l’augmentation du contact os/implant.Les précédentes observations réalisées ont montré l’importance de la période post-chirurgicale sans mise en charge de l’implant. Toutefois, cette étude montre l’importance de raisonner par une approche individuelle.

6 - Article : Integration of screw implants in the rabbit. A 1-year follow-up of removal torque of titanium implants.

Revue : The international Journal of Oral & Maxillofacial Implants, 1987, Vol.2, p.69-75

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Évaluation du couple nécessaire pour retirer un implant après implantation.> Association du niveau de couple rapporté au niveau d’ostéo-intégration identifié.

La relation entre l’ostéo-intégration et le couple a été prouvée. Si l’ostéo-intégration est rapide, l’ancrage de l’implant est plus important et nécessite une force de couple plus importante pour retirer l’implant. > Le traitement BCP® des implants Anthogyr assure une meilleure ostéo-intégration donc un ancrage

plus rapide.

Auteurs : C. JOHANSSON, T. ALBREKTSSON

11T R A I T E M E N T D E S U R F A C E B C P ®

La rugosité de l’implant va favoriser l’ancrage osseux ainsi que la stabilité bio-mécanique. Les traitements de phosphate de calcium encouragent la « résorption osseuse » et la rapidité de fixation osseuse.La composition de la surface, sa mouillabilité et sa rugosité vont jouer des rôles importants dans l’interaction entre l’implant et l’os et par conséquent dans l’ostéo-intégration de l’implant. La plupart du temps, les implants sont réalisés en titane de grade IV ou en alliage de titane de grade V pour une meilleure résistance. Plus l’implant sera hydrophile, meilleure sera l’ostéo-intégration. De nombreuses études ont montré que la stabilité mécanique et la fixation primaire sont favorisées par une surface rugueuse en comparaison à une surface plus lisse. Toutefois, une surface trop rugueuse peut entraîner un risque de péri-implantite. Une étude clinique a montré qu’il n’y a pas de différence significative entre un implant de type SLA (Straumann) et TPS (Titanium plasma-spraying). Par contre, la surface de contact implant/os est bien inférieure avec un traitement TPS en comparaison avec une surface HA (HydroxyApatite) pulvérisée sur l’implant. La technique par sablage donne de très bons résultats : 3 possibilités : > Alumine - Résulat : bon pour l’intégration MAIS dépôts et résidus observés. > Dioxyde de titane - Résultat : Meilleurs résultats après ce traitement de surface comparé à un traitement par usinage simple. > Matériau biocompatible et résorbable (BCP par ex.) - Résulat : Meilleur contact implant/os en comparaison avec un usinage

classique MAIS équivalent aux autres types de sablage. Pas de pollution potentiellement toxique (comparé à Alumine).

INTÉRÊT DU TRAITEMENT ACIDE ET DE LA PASSIVATION DE LA SURFACE

Il a été démontré qu’une surface mordancée a une propriété ostéo-conductrice plus importante et favorise le développement de la fibrine et des cellules ostéoblastiques. De plus, des études ont démontré qu’un mordançage permet d’obtenir une plus faible résorption osseuse qu’un simple usinage. Enfin, les propriétés hydrophiles de la surface vont améliorer ou non le contact implant/os. Plus la surface sera hydrophile, plus le contact sera bon.

EVOLUTIONS FUTURES DES TRAITEMENTS DE SURFACE

A terme, les tendances des traitements de surface s’orientent vers une modification de l’échelle de définition de la rugosité. En effet la rugosité d’une surface s’exprimerait à l’échelle nano pour favoriser un meilleur développement des activités cellulaires et des ostéoblastes. INTÉGRATION D’UN TRAITEMENT MÉDICAMENTEUX ACTIF

Cette application peut se concrétiser par l’intégration d’un agent stimulant le développement des protéines osseuses. La limite identifiée est la dissolution progressive et non immédiate de l’agent. De plus, une sur-production de ces protéines pourrait s’avérer néfaste après le processus de cicatrisation et d’ostéo-intégration.Il pourrait être également possible de charger la surface de l’implant de molécules limitant la résorption osseuse comme le bisphosphonate. Des études ont démontré une absence d’effets néfastes ou négatifs mais la capacité d’ostéo-intégration ne semble pas suffisamment différente. De plus, la dose idéale de molécules limitant la résorption osseuse devra dépendre de l’augmentation de la densité osseuse dans l’os péri-implantaire car le biphosphonate est dépendant de la concentration.

CONCLUSION

Il existe de nombreuses possibilités de traiter la surface d’un implant. Globalement, toutes celles permettant d’obtenir une rugosité assez importante fonctionnent. Seulement les études réalisées sont généralement empiriques et pas vraiment normalisées. En conclusion, on ne peut identifier exactement les raisons expliquant le rôle de ces traitements dans le processus d’ostéo-intégration. De plus, il y a peu d’études comparatives entre des implants présentant différents traitement de surface.

7 - Article : Surface treatments of titanium dental implants for rapid osseointegration

Revue : Dental Materials, 2007, Vol. 23, p.844-854

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Compréhension des interactions entre les protéines, les cellules et les tissus avec la surface de l’implant.

Les implants Anthogyr sont traités BCP®. Ils assurent donc un bon contact implant/os.> Tous les implants Anthogyr favorisent l’ostéo-intégration en comparaison aux traitements de surface classiques car ils présentent une excellente rugosité et mouillabilité.

Auteurs : L. LE GUEHENNEC, A.SOUEIDAN, P.LAYROLLE, Y. AMOURIQ

12 a

ABSTRACT

L’ostéo-intégration est déterminée par l’interaction entre les cellules et le traitement de surface de l’implant. 4 différents types d’implants ont été étudiés : > 1. Implant usiné et poli > 3. Implant sablé BCP®

> 2. Implant sablé à l’alumine > 4. Implant traité SLACette étude a pour but d’évaluer l’attitude des cellules ostéoblastes sur 4 types d’implants.Suite aux études relatives à la topographie et à la mouillabilité des implants, la surface la plus rugueuse concerne l’implant BCP®, la surface la plus hydrophile concerne le sablage alumine, la surface la plus hydrophobe est la surface SLA. Toutes les surfaces ont été polluées au carbone et au dioxyde de titane. Les implants sablés à l’alumine ont été pollués à l’aluminium alors que les implants BCP® sont rugueux et propres.L’activité cellulaire est bonne pour les groupes 3 (BCP®) et 4 (SLA) avec un développement cellulaire observé après 2 jours. Les cellules présentent des extensions. La viabilité des cellules était similaire pour les groupes 1 (usinés et polis) et 2 (Sablage alumine) mais bien supérieure sur les groupes 3 (BCP®) et 4 (SLA).

ETUDE

Le challenge est d’attirer et de retenir les ostéoblastes pour optimiser le contact os/implant. Il a été démontré précédemment que l’adhérence des ostéoblastes est reliée à la rugosité de la surface et à son énergie. Le but est de capturer des protéines fibreuses. Des particules d’alumine ont été observées. Ces impuretés peuvent empêcher le processus d’ostéo-intégration. Une autre méthode de sablage bio-compatible (BCP®) assure une rugosité de surface avec des matériaux résorbables.

MÉTHODOLOGIE

Les implants sont usinés et polis au carbure de silicium. Les implants SLA ont été fournis par Straumann après un traitement à l’alumine. Les implants BCP® ont été sablés avec un matériau bio-compatible et résorbable constitué de HA et β-TCP. Chacune des expériences a été réalisée 4 fois et pour chaque groupe. L’évaluation de la viabilité des cellules a été faite après 4, 8 et 15 jours par une mesure colorimétrique. Toutes les statistiques sont déterminées avec un coefficient de représentativité inférieur à 0,05 (P<0,05).

RÉSULTATS

Le sablage à l’alumine présente une surface rugueuse mais une pollution a été observée. Les surfaces traitées BCP® et SLA présentent chacune des topographies irrégulières. Les implants BCP® sont comparables au sablage alumine mais aucune pollution n’a été observée. Les cellules s’étalent moins sur les surfaces rugueuses, en comparaison aux surfaces lisses. Les extensions cellulaires sont plus nombreuses sur les surfaces SLA par rapport au BCP® ou sablage alumine. Les résultats montrent également une plus grande viabilité cellulaire pour les surfaces usinées ou traitées SLA et BCP®. Après 4 jours, il n’y a pas d’activité cellulaire significativement différente. En revanche, après 8 et 15 jours, l’activité et la viabilité cellulaire étaient légèrement supérieures pour les implants SLA et BCP®.

CONCLUSION

Toutes les surfaces étudiées étaient cytocompatibles, quelque soit le matériau de sablage. Le traitement BCP® assure une rugosité de surface avec un matériau résorbable et bio-compatible. L’attitude des cellules ostéoblastes était similaire sur les implants traités BCP® et SLA.

8 - Article : Osteoblastic cell behaviour on different titanium implant surfaces

Revue : Acta Biomateriala, 2008, Vol.4, p.535-543

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Évaluation de l’attitude des cellules ostéoblastes sur 4 types d’implants.

Le traitement BCP® est un traitement de surface qui permet d’obtenir une rugosité optimale. En conséquence, une meilleure fixation cellulaire sera observée.> Tous les implants Anthogyr bénéficient d’un traitement BCP®.En comparaison au sablage Alumine (Straumann ou Astra Tech) le BCP® ne présente aucune pollution de surface.> Les implants Anthogyr sont ultra-propres et n’empêchent pas le processus d’ostéo-intégration.La viabilité cellulaire est supérieure pour les surfaces traitées BCP® et SLA, en comparaison à des surfaces lisses ou sablées à l’alumine. > Les implants Anthogyr assurent un meilleur développement cellulaire et optimisent ainsi l’ostéo-intégration.

Auteurs : L. LE GUEHENNEC, M.A. LOPEZ-HEREDIA, B. ENKEL, P. WEISS, Y. AMOURIQ, P. LAYROLLE

13T R A I T E M E N T D E S U R F A C E B C P ®

En moyenne, 300 000 implants sont posés chaque année aux USA. Plus de 220 noms de marques sont identifiés, correspondant à environ 80 acteurs sur le marché, soit un référencement total de quelques 2 000 implants. En implantologie, le but est de favoriser une intégration contrôlée, guidée et rapide avec les tissus environnants. Dans le domaine de l’orthopédie, la littérature indique que des traces de métaux sont retrouvées dans les tissus situés autour de l’implant ou bien dans les urines. Les effets à long terme ne sont pas connus. Néanmoins, ces traces peuvent s’avérer toxiques pour la santé et peuvent causer des réactions d’hypersensibilité.Les cellules n’interagissent pas avec une surface nue. Le succès de l’implantation va ainsi dépendre de l’interaction observée entre les tissus durs et les tissus mous. En zone apicale, l’implantation réussie sera entourée par l’os. Il existe deux types de formation de l’os : > Sur la surface adjacente de l’os : l’ostéogénèse distante

Dans ce cas : formation d’une matrice de cellule ostéogènes > Directement sur la surface de l’implant : l’osteogénèse

Dans ce cas : les cellules se déposent directement sur l’implant et forment une matrice osseuse.

OSTÉO-INTÉGRATION VS OSTÉO-CONDUCTION

L’ostéo-intégration se définit comme l’interaction entre l’os et l’implant, sans interaction de tissus intermédiaires. Plus tard, elle s’est définie comme la connexion structurelle et fonctionnelle directe.

L’ostéo-conduction prend en compte l’intégration chimique de l’implant aux tissus osseux. Cette notion ne s’est pas largement diffusée au profit du terme ostéo-intégration. Il y a deux catégories : > Caractéristiques physiques (topographie et morphologique),> Caractéristiques chimiques .

Les interactions mécaniques entre l’os et la surface texturée de l’implant peuvent permettre l’ostéo-intégration. Les interactions chimiques entre l’os et la surface de l’implant conduisent à l’ostéo-conduction.

LES CARACTÉRISTIQUES PHYSIQUES - LA TOPOGRAPHIE DES SURFACES

La topographie s’évalue principalement par le paramètre Ra ou Sa (mesure de la hauteur moyenne sur un profil ou une surface).D’autres valeurs peuvent être analysées : comme le Rq et le Rmax.Les matériaux poreux sont par exemple très rugueux. Généralement, les dimensions des pores sont importantes. Des études menées sur des matériaux bio-actifs ont permis de montrer un bon développement des cellules osseuses dans des pores de taille réduite. Par ailleurs, il a été observé que l’activité des cellules était plus intense.

LES CARACTÉRISTIQUES CHIMIQUES - LA CHIMIE DES SURFACES

Généralement, les implants sont fabriqués en titane pur mais de nouveaux alliages apparaissent. Ce matériau est utilisé pour sa bio-compatibilité lorsqu’il entre en contact avec l’oxygène créant ainsi une réaction chimique. Cette réaction peut être provoquée par l’industriel en trempant l’implant dans une solution acide. Il s’agit de la passivation. Cette étape va modifier l’énergie de surface et engendrer une réaction des cellules et des tissus. Le phosphate de calcium a largement été étudié car ses caractéristiques chimiques sont proches de l’os minéral.

9 - Article : Implant Surfaces.

Revue : The dental clinics of North America, 2006, Vol.50, p.323-338

Auteurs : D.A. PULEO, M.V. THOMAS

14 a

SYSTÈMES D’IMPLANTS COMMUNS

Les implants usinés comme ceux de Bränemark ont fait leurs preuves dans l’usage clinique. Toutefois, ils sont principalement lisses ou peu rugueux.Par les expérimentations et les démonstrations cliniques d’une meilleure intégration avec les tissus, les implants rugueux attirent aujourd’hui toute l’attention. Pour obtenir la rugosité d’un implant, les principales techniques utilisées sont le sablage, la passivation ou bien l’association d’un sablage et d’une passivation.

TECHNIQUES DE SABLAGE

Le TiUnite (Nobel) est une surface obtenue par électrolyse provoquant une oxydation du titane. Ainsi la rugosité de surface est progressive de la pointe vers la fosse de l’aspérité. Une étude récente a montré un taux de succès de 100% après 18 mois d’implantation.Une autre technique, appelée D.A.E., consiste à utiliser 2 types d’acides (chlorhydrique et sulfurique). Cette texture n’est pas uniforme mais permet un meilleur contact osseux, en comparaison avec les implants simplement usinés. L’avantage du D.A.E. est de permettre une mise en charge plus rapide. Enfin une autre technique consiste à pulvériser des particules hydroxyapatite afin de modifier la structure surfacique de l’implant ainsi que sa composition chimique. Des documents cliniques ont reporté de bons résultats sans réelle différence concernant les mesures parodontales.

Parmi les implants les plus rugueux figurent les implants traités T.P.S. (Titanium Plasma Sprayed). Avec ce procédé, des particules de titane ont été relevées dans les zones péri-implantaires. EN RÉSUMÉ

Les implants sont disponibles dans de nombreuses formes, tailles, longueurs, et utilisant une large variété de matériaux.La recherche de l’implant ostéo-compatible est influencée par la modification de surface intégrant des molécules. L’introduction de protéines favorisant le développement de l’os en contact avec l’interface des tissus périphériques a été démontrée.

Cette étude aide principalement à comprendre et à caractériser les différents traitements de surface des implants.

15T R A I T E M E N T D E S U R F A C E B C P ®

Le traitement de surface BCP® assure une meilleure prolifération cellulaire et un plus grand développement des cellules viables. > Les implants Anthogyr permettent une meilleure ostéo-intégration. Les cellules se développent de façon plus aléatoire et en plus grand nombre qu’avec les autres traitements de surfaces. > Les implants Anthogyr assurent également un meilleur ancrage grâce au traitement BCP®.

Trois types de pastilles de titane (surface sablée avec des particules de BCP®, surface sablée avec des particules de verre (rugueux), et une surface de titane pur (lisse)) sont placées dans des boites de culture où des ostéoblastes ont été préalablement mis en culture. Après 2,5 et 8 jours, une numération cellulaire, ainsi que 2 tests* permettant d’évaluer la viabilité des cellules sont réalisés.

Les résultats obtenus montrent que le contact des cellules avec le titane sablé au BCP® entraine :> un développement significativement meilleur des cellules à partir de J5,> une quantité significativement plus importante de protéines totales à partir de J8, montrant une plus grande activité du métabolisme

cellulaire, donc une meilleure viabilité des cellules, > une quantité de cellules viables significativement plus importante dès J2.

L’observation au microscope électronique à balayage confirme la plus grande affinité des cellules pour l’état de surface BCP®. Les cellules sont très étalées sans directions précises, ce qui permet l’obtention d’un maillage cellulaire dense, parfois sur plusieurs épaisseurs dès J2, alors qu’avec les autres états de surface, la confluence des cellules est seulement atteinte à J8. CONCLUSION

Les différents tests ont montré que l’état de surface BCP® présente une meilleure cytocompatibilité que les surfaces de titane lisses et rugueuses. Cette surface bio-mimétique ayant une topographie et une composition qui semble favorable à la bio-intégration de l’implant, il peut être intéressant de la combiner avec une substance active pour tenter d’augmenter sa bio-activité, et ainsi favoriser son ostéo-intégration.

10 - Étude : Étude de la cytocompatibilité de 3 états de surfaces implantaires Évaluation et comparaison

Communication orale : Europerio, Avril 2012

OBJECTIF DE L’ÉTUDE > Évaluation et comparaison IN VITRO de l’influence de 3 états de surfaces implantaires sur la

cytocompatibilité de cellules d’origine humaine

*Les tests réalisés sont des tests standards (norme ISO10993) permettant d’évaluer la prolifération et la viabilité cellulaire.

Auteurs : DR B.GROSGOGEAT & P.RENOUD

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