Beta-Tricalcium Phosphate Resorption by Monocytes in Biphasic Calcium Phosphate: An In Vitro Study

A macroporous biphasic calcium phosphate (BCP) of 60.7% carbonated dense non-porous hydroxyapatite (HA)/39.3% dense microporous ß-tricalcium phosphate (ß-TCP) was immersed during 15 days in a supplemented a-MEM (minimal essential medium) solution with and without dog bone marrow cells obtained by punction. The aim of the study was to demonstrate the time-related changes in the BCP fractions by means of X -ray diffraction, infrared spectroscopy and scanning electron microscopy, and to investigate the cell populations. The HA/ß-TCP ratios varied according to immersion duration and cell presence. If any, there was a slight preponderance of ß-TCP dissolution over that of HA. The dissolution rate was much lower in the presence of cells. Cell-mediated resorption was observed only in ß-TCP sites. The implicated small round-shaped cells of about 30 I\u27m were located in resorption lacunae, presented numerous short filopodia and a ruffled border faced towards the material to resorb. They did not undergo fusion with other cells but lost, on about day 15, their ruffled border. Then blast-cells highly involved in matrix secretion and mineralization appeared. There seems to be ample evidence that the clast-cells are specific monocytes which resorb ß-TCP under these in vitro conditions. To elucidate their exact nature, functions and fate, further long-range in vitro studies conducted under standardized conditions are needed

The safety and efficacy of an injectable bone substitute in dental sockets demonstrated in a human clinical trial.

International audienceThis study is the first report of a clinical evaluation of an injectable bone substitute (IBS). This IBS was prepared by suspending biphasic calcium phosphate (BCP) particles with diameters ranging between 80 and 200 microm in a water-soluble cellulose polymer carrier phase. It was used for filling bone defects after tooth extractions in 11 patients. The first objective of the study was to investigate the safety of the filler material. The second objective was to investigate the efficacy of the material for filling human tooth sockets and preventing alveolar bone loss. Radiographic density measurements of the surgical sites gradually increased to those of the surrounding host bone. Three years after surgery, small biopsies of the implanted areas were harvested and analyzed by using micro-computed tomography, non-decalcified histology and histomorphometry. The BCP granules appeared in direct contact with mineralized bone tissue, thereby supporting bone growth. A gradual substitution of the filler by bone tissue was observed thus preserving the height of the alveolar bone crest

Smart scaffolds: the future of bioceramic

International audienceThe commercial offer for bioceramic bone substitutes is very large, however, the prerequisites for applications in bone reconstruction and tissue engineering, are most often absent. The main criteria being: on the one hand physico-chemical features providing surgeons with an injectable and/or shapeable biomaterial; on the second hand the multi-scale bioactivity leading to osteoconduction and osteoinduction properties. In order to obtain greater suitability according to the nature of the bone defect to be treated, new bone regeneration technologies, ‘‘smart scaffolds’’ must be developed and optimize to support suitable Ortho Biology

Etude de la biofonctionnalité d'un substitut osseux injectable (applications en implantologie orale)

Comparée aux techniques d'implantation différée, la pose d'un implant dentaire dans le même temps opératoire que l'extraction augmente le confort du patient puisqu'elle ne nécessite qu'une seule intervention chirurgicale et qu'elle permet une réhabilitation prothétique plus précoce. L'implantologie immédiate reste cependant une technique moins utilisée car le manque de concordance entre la morphologie des implants et celle de l'alvéole engendre l'existence d'un défaut péri-implantaire qui peut compromettre la réussite finale de l'intervention. L'objectif de ce travail était de mettre au point un biomatériau de substitution osseuse injectable (IBS) permettant de favoriser l'ostéointégration des implants dentaires. Préalablement développé au sein de l'Equipe Mixte INSERM 99-03, l'IBS est un matériau composite formé de granules de phosphate de calcium biphasé (BCP) et d'un gel de polymère cellulosique, l'hydroxy-propyl-méthyl-cellulose (HPMC). Dans un premier temps, il a été vérifié que les propriétés physico-chimiques de ce substitut osseux correspondaient au cahier des charges défini pour une utilisation péri-implantaire. Deux études pré-cliniques ont ensuite été conduites afin de déterminer le meilleurs compromis injectabilité/granulométrie. Une première expérimentation animale réalisée sur des comblements alvéolaires, a ainsi permis de tester l'IBS composé de BCP de granulométrie moyenne comprise entre 200 et 500 [micro]m. Le pouvoir ostéoconducteur de l'IBS a ainsi pu être quantifié et il a été montré que ce biomatériau limitait la résorption de la crête alvéolaire après extraction dentaire. Cependant, la granulométrie 200/500 [micro]m a semblé incomplètement adaptée à l'implantologie orale car elle a présenté une cinétique de résorption trop longue par rapport aux périodes de mise en nourrice habituellement recommandées. Une deuxième étude a alors montré que lorsque le BCP contenu dans l'IBS présentait une granulométrie moyenne comprise entre 40 et 80 [micro]m, le biomatériau favorisait l'ostéointégration d'implants posés immédiatement après extraction. En effet, outre ses propriétés rhéologiques adaptées à la situation clinique, l'IBS 40/80 [micro]m a permis une repousse osseuse rapide autour de l'implant avec résorption complète du biomatériau. L'ensemble de ces résultats laisse entrevoir l'utilisation de l'IBS comme une alternative à l'utilisation des greffes osseuses autogènes et des techniques de régénération tissulaires guidées en implantologie orale immédiate.NANTES-BU Médecine pharmacie (441092101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocNANTES-Bib.Odontologie (441092219) / SudocSudocFranceF

Etude des céramiques phosphocalciques de substitution osseuse en territoire irradié (intérêt d'une autogreffe de moelle osseuse)

Les carcinomes des voies aérodigestives supérieures représentent 12,5 des cancers chez l'homme. Leur traitement nécessite le plus souvent une exérèse large associée à une radiothérapie complémentaire. Dans certains cas, le traitement chirurgical est effectué en territoire préalablement irradié. Les risques de défaut de cicatrisation sont alors élevés. Ces traitements sont destinés à apporter le meilleur taux de survie, mais sont mutilants, en particulier si l'extension tumorale requiert l'ablation de l'os environnant (mandibulaire et/ou maxillaire). Les séquelles thérapeutiques sont dominées par des handicaps esthétiques et fonctionnels très marqués dans la région cervico-faciale. Les procédés de reconstruction osseuse classiques en territoire irradié ne sont pas toujours possibles, en raison des difficultés de cicatrisation, de radionécrose, ou d'impossibilité liées au terrain du patient. En l'absence de toute pathologie tumorale, les phosphates de calcium biphasés (BCP) sont utilisés depuis de nombreuses années pour reconstruire des pertes de substance osseuse traumatique ou dégénérative. En tissu irradié, les propriétés du BCP implanté en site osseux sont mal connues, elles seraient diminuées. Ce travail a eu pour but d'évaluer ce type de matériau quantitativement et qualitativement dans des conditions d'irradiation à doses thérapeutiques ainsi que l'intérêt de lui associer une autogreffe de moelle osseuse. Les études ont été menées chez l'animal. Le BCP était biotoléré en site sous-cutané, et ostéointégré en site osseux. Il n'y a eu ni rejet ni infection. Implanté avant irradiation, le BCP présentait une ostéoconduction plus élevée que lors d'une implantation dans un site porteur de séquelles d'irradiation. La néoformation osseuse n'était pas significativement augmentée par l'implantation de BCP seul. L'apport de moelle osseuse a permis d'améliorer significativement à la fois la repousse osseuse et la dégradation de la céramique. La néoformation osseuse après implantation de BCP associé à une greffe de moelle osseuse atteignait le même taux qu'en présence de BCP implanté seul sans irradiation. Lors d'implantations ectopiques après irradiation, l'apport de moelle osseuse au BCP n'a pas montré d'effet ostéoinducteur, qui pourrait s'expliquer par une carence des structures vasculaires dans l'environnement péri-implantaire. Ces résultats permettent d'assimiler l'implantation de céramiques phosphocalciques dans un os irradié à une implantation en site ectopique. Il est possible de supposer que l'ostéopénie et la diminution des cellules souches après une irradiation thérapeutique ne fournissent pas au matériau les populations nécessaires à sa colonisation. Les résultats obtenus permettent d'envisager positivement l'intérêt de comblements osseux en territoire irradié par des substituts phosphocalciques associés à des cellules de moelle osseuse. Des travaux complémentaires auront pour but de préciser les limites de ces indications, notamment en présence d'ostéoradionécrose, ou dans des pertes de substance de grand volume.Upper aerodigestive carcinomas represent 12,5% of all cancers in human being. Their treatment requires a large tumour removal and most often a radiation therapy. Biphasic calcium phosphate (BCP) ceramics are widely used for bone reconstructions in traumatic or degenerative pathologies. The properties of BCP are not evaluated in irradiated territories. The aim of this study was the assessment of BCP implantation as bone substitutes in irradiated areas, and the interest of autologous bone marrow additions. BCP was biotolerated in subcutaneous implantations, and osteointegrated in bone implantations. The newbone formation was not increased after implantation of BCP alone. The bone marrow graft addition increased the BCP degradation and the bone ingrowth rate. The newbone formation after BCP implantation and bone marrow grafting led to the same bone formation than after BCP implanted alone without radiation therapy. BCP implantation alone after radiation therapy was comparable to an ectopic implantation. The results make obvious the potential of the association of bone marrow cells and BCP as bone substitutes in irradiated territories.NANTES-BU Médecine pharmacie (441092101) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocNANTES-Bib.Odontologie (441092219) / SudocSudocFranceF

CONTRIBUTION A L'ELABORATION DE NOUVEAUX MATERIAUX BIPHASES EN PHOSPHATES DE CALCIUM (DOCTORAT (CHIMIE DES BIOMATERIAUX))

NANTES-BU Médecine pharmacie (441092101) / SudocPARIS-BIUM (751062103) / SudocPARIS-BIUP (751062107) / SudocSudocFranceF

Acknowledgement to Bio ceramics Development andApplications

International audienc

Editorial Note on Bio Ceramics Usage Tissue Engineering andRegenerative Medicine

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