Propriétés mécaniques de l’os (Mpa = N/mm2 = 106 N/m2) (1Kg @ 10 N) :

Contrainte à la rupture en compression :
Os cortical : 150 MPa
Os spongieux :1 à 7 MPa

Module d’élasticité (Young) :
Os cortical : 18000 à 20000 Mpa
Os spongieux : 70 à 80 MPa

La fraction minérale représente 70 % du tissu osseux. Elle est composée de phosphate de calcium de structure apatitique. La cristallinité et le rapport entre Calcium et Phosphore dépendent du type, spongieux ou cortical de l’os et de l’âge. De nombreux autres ions se trouvent à l’état de trace au sein des cristaux d’apatite.

Valeurs moyennes :
Calcium :35,5 %
Phosphore :18,5 %
Rapport Ca/P : 1,61

La fraction organique est composée à 95 % par du collagène de type I.

Exprimée en %, elle correspond au rapport du volume des espaces vides de matière sur le volume global du matériau. La porosité est dite continue si les pores sont interconnectés entre eux, et ouverte si les pores débouchent à l’extérieur. On parle de macroporosité lorsque les pores font plus de 100 µm de diamètre et de microporosité si le diamètre est inférieur à 5 µm. Les rapports respectifs de la microporosité et de la macroporosité ainsi que la taille des pores conditionnent les propriétés mécaniques et la repousse osseuse dans le matériau.
Ces paramètres devront donc être précisés séparément pour caractériser une céramique. L’imagerie est l’outil le plus approprié (en particulier la microscopie électronique en balayage) pour préciser la micro et macroporosité ; la porométrie à mercure et le taux de compacité n’exprimant que la porosité globale.

Ostéoconduction : propriété passive d’un matériau à recevoir la repousse osseuse, par invasion vasculaire et cellulaire à partir du tissu osseux receveur au contact de ce matériau.

Ostéoinduction : capacité d’induire une différenciation cellulaire pour synthétiser une matrice osseuse minéralisable.

Ostéoformation, ou ostéogénèse : construction de la matrice osseuse par des cellules ostéoformatrices.

La bioactivité est définie comme la propriété de permettre des réactions chimiques spécifiques, à l’interface implant-tissu receveur. Elle dépend directement des propriétés chimiques et physico-chimiques du matériau, et s’oppose à la bioinertie (matériaux biocompatibles mais inertes).
En matière de tissu osseux, elle représente l’établissement de liaisons chimiques entre l’implant et l’os environnant, mais elle n’implique pas l’existence d’une ostéoconduction, ostéoinduction, ou ostéogénèse.

Altération dans un environnement biologique d’un matériau résultant d’une activité cellulaire, enzymatique, bactérienne, virale. La biodégradation correspond à la perte des propriétés physiques, la biodissolution à la perte des propriétés chimiques. La biorésorption implique une biodégradation qui aboutit à la disparition du matériau, les produits de dégradation étant éliminés par voie rénale ou métabolisés.

Matériau non métallique, non organique qui a nécessité pour sa formation, un traitement en pression et en température (frittage). La structure générale des céramiques est biphasique : phase vitreuse (matrice), et phase cristalline (aiguilles cristallisées).

Les céramiques nouvelles par opposition aux céramiques traditionnelles, (produits de terre cuite, porcelaines, faïences, verres) ont en commun des propriétés intéressantes :

- haute résistance à la corrosion
- qualités mécaniques pour les céramiques denses
- propriétés électriques, ioniques pour leur usage industriel

Il existe différentes familles de céramiques en fonction de leur composition :

- les phosphates de calcium (bioactives)
- les oxydes d’alumine de zircone (bioinertes)
- les carbures de silicium, de tungsténe (bioinertes)

La science des céramiques a permis l’élaboration de produits nouveaux

- les céramo-métalliques
- les céramiques renforcées (fibres de renforcement)
- les vitro-céramiques

HAP : hydroxyapatite
PTC : phosphate tricalcique
BPC : matériau biphasé phospho-calcique