Academic literature on the topic 'Ciment injectable'

L'implantation de substituts osseux synthétiques a permis de diminuer les risques de contamination induits par les greffes. Le confort du patient associé à un souci financier ont amené les chercheurs à développer de nouvelles techniques d'interventions chirurgicales. Ces techniques ont nécessité le développement de substituts osseux injectables. Ce travail présente l'élaboration d'un tel substitut et son étude physico-chimique, galénique et les premiers de biocompatibilité. La première partie est consacrée à la présentation des phosphates et des techniques d'injection. Un procédé de mesure de l'injectabilité des ciments est décrit. La deuxième partie s'intéresse à l'optimisation de la formulation et aux modifications physico-chimiques induites par l'introduction de deux additifs: le silicone et le polyéthylène glycol. La troisième partie correspond à l'étude in vivo des ciments optimisés. La quatrième partie présente l'étude galénique initiée sur les différents ciments.

Cette étude traite des relations entre microstructure et propriétés mécaniques de ciments phosphocalciques (CPC) à base de phosphate tricalcique  (-TCP) pour la substitution osseuse. Des CPC aux microstructures variées ont été fabriqués et testés ; leurs propriétés mécaniques ont été modélisées en fonction de la porosité. Du  -TCP n'ayant pas réagi a été détecté, présentant une interface microfissurée avec la matrice d'apatite, ce qui abaisse le module d'Young. Plus la microstructure est grossière, plus la taille du défaut critique est grande. Dans les matériaux macroporeux, la taille du défaut critique augmente avec la macroporosité, probablement à cause d'une fissuration sous-critique lors du chargement, en compression comme en flexion. Par ailleurs, un rapport liquide/poudre élevé pendant la fabrication réduit la fiabilité mécanique (module de Weibull) des CPC microporeux, en raison de bulles d'air emprisonnées de taille variable, agissant comme défauts critiques aléatoires. La fiabilité des CPC macroporeux est moins sensible au procédé, puisqu'ils sont fabriqués en utilisant un porogène calibré et ont une microstructure plus déterministe. Finalement, des CPC composites ont été développés en utilisant différents éthers de cellulose ; leurs propriétés mécaniques et de mise en œuvre ont été étudiées. Ces additifs améliorent l'injectabilité, la cohésion, la tenacité et la tolérance à l'endommagement. Un hydrogel Si-HPMC a aussi été essayé comme agent moussant pour produire des CPC macroporeux ; ils possèdent une microstructure et des propriétés prometteuses. Les connaissances acquises devraient permettre de trouver un compromis entre comportement mécanique et biologique
This study deals with the relations between microstructure and mechanical properties of calcium phosphate cements (CPC) based on -tricalcium phosphate (-TCP) for bone substitution. CPC with various microstructures were prepared and their mechanical properties were investigated and modelled as a function of porosity. Unreacted -TCP particles were detected in the microstructure, exhibiting a weak and microcracked interface with the surrounding apatite matrix, which provokes a decrease in Young's modulus. The coarser the microstructure, the larger the critical flaw size causing fracture. In the case of macroporous materials, the critical flaw size increases with macroporosity, probably due to subcritical crack growth and pore linking during both compressive and flexural loading. Besides, a high liquid-to-powder ratio during processing reduces the strengh reliability (Weibull modulus) of microporous CPC, due to entrapped air bubbles of variable size, acting as random critical flaws. The strength reliability of macroporous CPC is less sensitive to processing, since they are made using a calibrated porogen, and hence have a more deterministic microstructure. Finally, composite CPC were developed using different cellulose ethers, and their handling and mechanical properties were studied. Cellulose ethers significantly improve injectability, cohesion, fracture toughness and tolerance to damage. Si-HPMC hydrogel was also tried as a foaming agent to produce macroporous CPC ; they exhibit and interesting microstructure and promising properties. The knowledge gained should allow to control the microstructure and to find a better compromise between mechanical and biological behaviors

Le traitement de l'os est un enjeu majeur en vue des difficultés de l'os à se réparer seul. Plusieurs situations chirurgicales exige l'utilisation d'auto- et/ou allogreffes. Le traitement par autogreffe est celui choisi par prédilection pour la reconstruction osseuse, car elle permet la croissance osteoinductive, fournit les cellules osteogéniques et le scaffold osteoconductif. Cependant cette voie présente de nombreuses limitations telles que la morbidité du site donneur, le temps d'opération allongé, l'insufficance en quantité... Il est ainsi nécessaire de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques capables d'exploiter le pouvoir naturel régénérant de l'os et d'être délivré de manière moins invasive. Parmi les matériaux étudiés pour le développement de nouveaux scaffolds, les ciments phosphocalciques fournissent de larges avantages concernant les perfomances biologiques : biocompatibilité, ostéoconduction, biorésorption, bioactivité... L'idée de ce projet est de développer et caractériser un nouveau ciment phosphocalcique pour la régénération osseuse. Le but est d'aboutir sur un procédé original pour obtenir un scaffold injectable, chargé en principe actif pour ensuite être délivré localement. L'atout majeur de cette structure est sa similarité avec la composition de l'os et ses propriétés mécaniques
The treatment of bone is a challenge due to the difficulty that has the bone to repair itself. Several surgical situations sometimes require the application of auto- and allografts. Autologous bone grafting is the gold-standard treatment for bone reconstruction as it is the only that can provide osteoinductive growth factors, osteogenic cells and osteoconductive scaffold. These procedures present many limitations including donor site morbidity, increased operative time and providing insufficient quantity or quality. There is therefore a need to develop novel therapeutic strategies able to exploit the natural regenerative potential of bone and that can be delivered in a less invasive manner. Among the materials studied for the development of novel scaffolds, calcium phosphate cements provide many advantages due to its biological performances, including their biocompatibility, osteoconductivity, osteoinductivity, biodegradability, bioactivity, and interactions with cells. The aim of this thesis is the development and characterization of novel calcium phosphate based cements for bone regeneration. Our goal is to develop new original processes for the development of injectable scaffolds. The major advantage of such structures lies in the perfect biocompatibility with the mechanical properties similar to those of bone

Ce travail porte sur la recherche et le développement d'un matériau de substitution osseuse permettant une implantation par chirurgie mini invasive, limitant les infections post-opératoires et dont la résorbabilité serait adaptée à la cinétique de régénération osseuse. Nous nous sommes intéressés à un ciment à base de carbonate et de phosphate de calcium (CaCO3 – CaP) dont la réaction de prise conduit à la formation d'une apatite nanocristalline analogue au minéral osseux. Dans une première partie la cinétique de prise et le produit de réaction ont été caractérisés par différentes techniques, notamment la diffraction des RX et les spectroscopies FTIR et RMN du solide. Un sel d'argent – Ag3PO4 ou AgNO3, choisis pour leurs propriétés antibactériennes – a été ensuite introduit dans la formulation. Son effet sur la cinétique de la réaction chimique de prise a été mis en évidence par traitement des spectres FTIR et RMN et un mécanisme réactionnel original impliquant les ions argent et nitrate dans la formation de l'apatite a été proposé. L'ajout d'un polysaccharide, la carboxyméthylcellulose (CMC), dans la phase solide du ciment a montré une très nette amélioration de l'injectabilité de la pâte, avec la disparition du phénomène de séparation des phases qui limite généralement l'injectabilité des ciments minéraux. La résistance à la compression et le module élastique des ciments composites ont été par ailleurs augmentés, parallèlement à une diminution de leur porosité. Différentes études in vitro en présence de cellules ou de bactéries ont enfin été réalisées et ont mis en évidence respectivement la cytocompatibilité des différentes compositions de ciments étudiées et le caractère antibactérien de ces matériaux à partir d'une certaine concentration en argent. L'implantation in vivo de compositions choisies a présenté des résultats très prometteurs quant à la résorbabilité d'un ciment composite CaCO3 - CaP/CMC/Ag et à la néoformation osseuse
The present work concerns research and development of a material for bone substitution, enabling implantation through a mini-invasive surgery, limiting post-operative infections and whose resorbability is adapted to bone regeneration kinetics. This study focused on a calcium carbonate and phosphate based cement, whose setting reaction leads to the formation of a nanocrystalline apatite, similar to bone mineral. First, the setting kinetics and the reaction products were characterised using different techniques, especially X-ray diffraction and FTIR and solid-state NMR spectroscopies. A silver salt – Ag3PO4 or AgNO3, chosen for their antibacterial properties – was then introduced in the formulation. Its effect on the setting reaction kinetics was revealed by data processing of FTIR and NMR spectra and an original reaction mechanism which involves silver and nitrates in the formation of apatite was proposed. The addition of a polysaccharide, carboxymethylcellulose (CMC), in the solid phase of the cement showed a clear improvement of the injectability of the paste, preventing the occurrence of filter-pressing phenomenon, often limiting the injectability of mineral cements. The resistance to compressive strength and elastic modulus of the composite cement were also improved together with a decrease in their porosity. Different in vitro studies were carried out in the presence of cells or bacteria and demonstrated the cytocompatibility of different cement compositions and their antibacterial properties starting at a certain silver concentration, respectively. In vivo implantation of selected compositions showed promising results concerning resorbability of a composite CaCO3 - CaP/CMC/Ag cement and the associated bone neoformation

Les substituts osseux constituent une alternative à l'utilisation des greffes osseuses. Les ciments phosphocalciques sont des candidats de choix puisqu'ils sont biocompatibles et injectables. Toutefois leur utilisation est limitée aux sites osseux sains, aux zones non porteuses et à des petits défauts. La première partie de cette thèse s'inscrit dans le développement d'un dispositif médical combiné pour la libération locale du gallium, potentiel inhibiteur de la résorption osseuse, afin de renforcer des sites osseux fragilisés par l'ostéoporose. Dans un premier temps, notre étude a reposé sur la synthèse et la caractérisation de phosphates de calcium, la CDA et le ß-TCP, dopés au gallium. Il a été mis en évidence que l'intégration de gallium modifie la structure de ces matériaux. Dans un deuxième temps, ces phosphates de calcium ont été intégrés dans la composition d'un ciment et l'influence du gallium sur les propriétés physico-chimiques, mécaniques et biologiques du ciment a été étudiée. La deuxième partie de ce mémoire traite de l'amélioration des propriétés texturales et mécaniques des deux ciments phosphocalciques, dénommés TPN et TPC, par l'ajout d'une composante organique, le sang. Pour les deux ciments, le sang a permis d'obtenir une pâte collante. La porosité et les propriétés mécaniques et rhéologiques des deux ciments ne sont pas altérées de la même façon par le sang. Ces systèmes combinés (avec le gallium ou le sang) pourraient répondre aux limites rencontrées dans l'utilisation des ciments phosphocalciques
Bone grafts substitutes are an alternative to autologous bone grafting procedure. Calcium phosphates cements are good candidates as they are biocompatible, osteoconductive, resorbable and injectable. However, their use is limited to healthy bone sites in small non-load bearing cavities. The first part of this thesis aims the development of a combined medical device for the local release of gallium, an osteoclastic inhibitor, in order to reinforce locally osteoporotic bone. This study is based on synthesis and characterization of calcium phosphate, CDA and ß-TCP, doped with gallium. It has been shown that the incorporation of gallium changes the structure of these materials. Then these calcium phoshates have been incorporated into a typical composition of cement and the influence of gallium on physico-chemical, mechanical and biological properties of this cement has been studied. The second part of this thesis deals with the improvement of textural and mechanical properties of two calcium phosphate cements, named TPN and TPC, by adding an organic component : blood. For both cements, the blood has led to the formation of a cohesive, moldable and sticky paste. The porosity and both mechanical and rheological properties of both cements were altered differently by blood addition. These combined systems (with gallium or blood) could address the limitations usually encountered in the use of calcium phosphate cements

Mestrado em Materiais e Dispositivos Biomédicos
In recent years, the development and innovation of new bone substitutes has revolutionized the lives of millions of patients. The aim of this work is the development and characterization of a bioactive, injectable and ready-to-use system (also called putty or premixed cement) for bone regeneration. The solid phase is constituted by beta-tricalcium phosphate (β-TCP), FastOs® bioglass (FastOs® BG) and monocalcium phosphate monohydrate (MCPM) powders, while the liquid phase comprises glycerol (G). The synthesis of β-TCP powder was obtained by precipitation reactions followed by heat-treatment; FastOs® BG was obtained by melt-quenching. The characterization of the obtained powders was made through X-ray diffraction (XRD) and measurement of the mean particle sizes and particle size distribution. The putty was prepared by mixing the solid and liquid phases and placed in syringes with a screw cap. Regarding clinical application, injectability, setting time (ST) and mechanical strength were investigated to characterize the putty. Structural analyses of the putty were also performed by XRD, Fourier Tranform Infrared Spectroscopy (FTIR) and Scanning Electron Microscopy (SEM). The putty has a solid/liquid weight ratio (S/L) of 3.3, mean ST of ~25 min, ~96% of injectability and a maximum compressive strength of 6 MPa. Therefore, the putty exhibited excellent injectability results, absence of filter pressing effect and acceptable mechanical properties. The structural analysis of the hardened cements revealed the formation of monetite crystals covered by an amorphous apatitic layer after immersion in PBS and water. The results are encouraging and support the conclusion that ready-to-use injectable bone substitutes have excellent handling properties to be used clinically. In accordance with the Directive 93/42/EEC the putty is considered a class III medical device. In order to pave the way towards its commercial release and in order to meet the essential requirements set out in Annex I of the Directive 93/42/EEC, a clinical evaluation has been carried out.
Nos últimos anos, o desenvolvimento e a inovação de novos substitutos ósseos tem revolucionado a vida de milhões de doentes. O objetivo deste trabalho é o desenvolvimento e caracterização de um sistema bioativo, injectável e pronto-a-usar (putty) para regeneração óssea. A fase sólida é constituída por pós de fosfato tricálcico beta (β-TCP), biovidro FastOs (FastOs®BG) e fosfato monocálcico monohidratado (MCPM), enquanto a fase líquida é o glicerol (G). A síntese dos pós de β-TCP foi obtida por reações de precipitação seguida de tratamento térmico; os pós de FastOs®BG foram obtidos por fusão e arrefecimento em água fria (fritagem) (melt-quenching). A caracterização dos pós foi feita por difracção de raios-X (XRD) e medição dos tamanhos de partícula. O sistema injectável pronto-a-usar foi preparado através da mistura das fases sólida e líquida e colocado em seringas seladas com tampa roscada. Do ponto de vista de aplicação clínica, o sistema foi caracterizado tendo em conta a sua injectabilidade, tempo de presa (setting time, ST) e resistência mecânica. A análise estrutural do sistema também foi realizada, através de XRD, espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier (FTIR) e microscopia eletrónica de varrimento (SEM). O sistema injectável pronto-a-usar tem uma razão em peso sólido/líquido (S/L) de 3,3, um ST médio de ~25 min, ~96% de injectabilidade, e 6 MPa de resistência máxima à compressão. Deste modo, o sistema injetável demonstrou excelentes resultados de injectabilidade, tendo-se verificado ainda a ausência do efeito de filter pressing e propriedades mecânicas aceitáveis. A análise estrutural dos cimentos endurecidos revelou a formação de cristais de monetite recobertos por uma camada apatítica amorfa após imersão em PBS e em água. Os resultados obtidos são promissores e permitem concluir que o sistema injetável pronto-a-usar possui excelentes propriedades de manipulação do ponto de vista clínico. De acordo com a Directiva 93/42/CEE o sistema injetável é considerado um dispositivo médico de classe III. Com o objectivo de contribuir para o seu processo de lançamento comercial e seguindo os requisitos essenciais estabelecidos no anexo I da Directiva 93/42/CEE foi elaborado um relatório tendo em conta a avaliação clínica do sistema injectável.

Dans ce travail, nous passons en revue les efforts de formulation et de préformulation pharmaceutiques pertinentes pour les nouvelles modalités d'hyperthermie magnétiquement induite dans le traitement des lésions cancéreuses pour lesquelles une thermothérapie est indiquée, ou pour des indications de novo dans certaines situations cliniques. Nous introduirons d'abord les principes biologiques généraux sous-jacents à l'utilisation de l'hyperthermie, compte tenu des moyens techniques pour générer l'hyperthermie actuellement accessibles, nous détaillerons plus précisément différentes modalités magnétiques de chauffage. Nous présenterons alors une synthèse des formulations décrites dans la littérature, en comparant leurs spécificités, avantages et inconvénients. Premièrement, nous considérerons les biomatériaux basés sur les céramiques, les verres et les ciments, pour hyperthermie à médiation magnétique dans le traitement des tumeurs solides de l'os, tenant compte de ses spécificités biologiques. Dans un deuxième temps seront considérées les formulations destinées à l'induction magnétique d'une hyperthermie localisée pour le traitement de tumeurs solides des tissus mous, en insistant sur les modulations biochimiques et pharmacologiques. Dans la dernière partie, nous considérerons les formulations de liposomes magnétiques qui peuvent être également administrées dans divers types de tumeurs. Nous n'avons pas détaillé ici les formulations magnétiques pour l'hyperthermie magnétique fluide qui sont basées sur l'administration de suspensions de nanoparticules magnétiques stabilisées par un revêtement de surface permettant des applications biologiques. Les importantes considérations biologiques et immunologiques qui sont associés à ces formulations seront décrites. En tout point, cette revue se concentrera sur l'importance de la formulation pharmaceutique et sur les interactions extrêmement complexes en lien avec l' hyperthermie qui devraient être pris en compte dans diverses applications médicales.