ORIGINE, ETAPES DE PRODUCTION

Hydroxyapatite préparée à partir des zones épiphyso-métaphysaires de fémurs et humérus de boeufs. Les animaux sont issus de régions de pays exemptes de tout cas d’encéphalopathie spongiforme des bovins (Autriche, France, Hollande, Italie).
Etapes de production :
La préparation comporte quatre phases successives :
- cuisson à l’autoclave
- pyrolyse (900°C)
- céramisation (au-delà de 1200°C, 3-4 jours)
- stérilisation (rayons gamma) 2,5 Mrads/25 Kgy
Le cycle de préparation mis en oeuvre permet d’obtenir la déprotéinisation totale (disparition de l’antigénicité et de tout agent infectant) d’une phase minérale (hydroxyapatite) de qualité.
Contrôle chimique et recherche des oligo-éléments (norme ASTM)

Caractérisation physico-chimique :

Hydroxyapatite : Ca5 (PO4) 3OH
Pureté contrôlée par diffraction des rayons X (chimique et de fluorescence) et spectroscopie infra-rouge :
- teneur en hydroxyapatite cristalline supérieure à 95 %
- présence d’ions : fer, magnésium, fluor, sulfate, sodium, silicium
- absence de protéines résiduelles.
Rapport Ca/P déterminé par " Wet method " : 1,67
Densité nette déterminée par pycnométrie : 3,15
Masse volumique apparente : 0,4 à 1,3 g/cm3

Porosité :

Le procédé de fabrication ne modifie pas la porosité initiale de l’os (macroporosité de 50 à 60 %, avec interconnexion totale).
Diamètre moyen d’un pore : 450 µm.
90 % des pores ont un diamètre supérieur à 100 µm, les micropores ayant un diamètre moyen de 0,8 µm.

Propriétés mécaniques :

Résistance en pression continue (appareillage Instron) :
Pour une porosité de 60 % : 10 Mpa
Pour une porosité de 50 % : 14 Mpa
Résistance en flexion : 2 à 4 Mpa (selon porosité)
Résistance en pression continue après implantation : équivalente à celle de l’os

Biodégradation :

Absence de résorption cliniquement décelable

Premiers travaux : 1985
Premières expérimentations animales : 1988
Premières applications humaines : 1991
Marquage CE 0123 : 1996

Biocompatibilité (Annexes 1,2) :
- Cytotoxicité, cytocompatibilité : La cytotoxicité a été évaluée par des tests de prolifération et de mise en évidence des deshydrogénases mitochondriales conduits sur des populations d’ostéoblastes, issus du calvaria de rat, d’une lignée établie (MC3 T3-E1) et de la moelle osseuse humaine. La cytocompatibilité, aussi bien basale que spécifique, est élevée.
- Histocompatibilité : Les implantations en site osseux chez le lapin et le mini-porc ont mis en évidence les capacités de bioactivité et d’ostéoconduction du matériau.
- Toxicité : Les implantations sous-cutanées et/ou intra-musculaires chez le rat et le lapin n’ont révélé aucun signe d’intolérance.
- Pyrogénicité : L’étude des courbes de températures chez le lapin implanté permet de conclure à l’absence de pyrogénicité.
- Mutagénicité : Les tests d’Ames et d’aberrations chromosomiques ne révèlent aucune mutagénicité.

Etude de la cinétique de réhabitation en site osseux (Annexes 1,3,4,5,6) :
L’incorporation est complète chez le lapin (implants trochléens cylindriques 4,5-5 mm) en moins de 6 semaines.
Chez le mini-porc (implants trochléens cylindriques 9,5-10 mm), l’ostéointégration est évaluée à 8 % du volume de la céramique après 20 jours, 28 % après 1 mois, 100 % avant trois mois.
La vitesse de colonisation influe sur la résistance mécanique de la céramique implantée (cf. résistance après implantations). Cette vitesse de colonisation est d’autant plus rapide que l’organisme peut directement apposer de l’os sur les trames de céramique, sans avoir besoin de passer par une phase de détersion (du collagène par ex.)

Depuis 1992, environ 6000 patients ont bénéficié de l’implantation de ce substitut.

L’analyse de la littérature (cf. liste) met en évidence l’absence d’effets inattendus ou indésirables liés à la céramique. Les fractures (extrémité supérieure du tibia notamment) représentent 40 % de cas, puis viennent les révisions prothétiques (10 %), les comblements de lésions kystiques (10 %), les spondylodèses (8 %), les arthrodèses (6-7 %) les dysplasies de hanches (5 %).

Cylindres (différents diamètres)
Blocs (différentes tailles jusqu’à 20x20x10 mm)
Granulés (de 1,5 à 5,6 mm)
Boîtes sous double emballage stérile

Merck KGaA - Merck Biomaterial Darmstadt
Merck Biomaterial France - Valence

Merck Biomaterial France 56, rue Chaptal 92532 - Levallois

Bibliographie :

Etudes Fondamentales
1.Bauer H J, Bauer M, Dingeldein E. Composition et structure d’une céramique d’hydroxyapatite d’origine biologique. Osteosynthese International 1994 ; 2 : 106-110.
2. Dard M, Bauer J, Liebendörfer A, Wahlig H, Dingeldein E. Préparation, évaluations physico-chimiques et biologiques d’une céramique d’hydroxyapatite issue de l’os de bovin. Act Odonto-Stomatol 1994 ; 185 : 61-9.
3. Dingeldein E, Donath K, Wahlig H, Bauer H J. Cicatrisation d’une céramique d’hydroxyapatite poreuse d’origine biologique dans l’os spongieux du lapin. Osteosynthese International 1994 ; 2 : 112-116.
4. Faucheux C, Bareille R, Rouais F, Amédée J, Liebendörfer A, Dard M. Test de biocomptabilité d’une céramique d’hydroxyapatite bovine avec l’utilisation de cellules ostéoprogénitrices, isolées à partir de la moelle osseuse humaine. J. Mat Sci : Mat Med 1994 ; 5 635-639. Merck KGaA.
5. Liebendörfer A, Tröster S, Specht R, Dard M. Evaluation de la biocompatibilité d’une céramique biologique. Dans : Editions Buchhorn G, Willert HG. Implants céramiques en chirurgie orthopédique. Rapports du 6ème symposium sur les biomatériaux ; 1994 Sept 21-23 : Göttingen (Allemagne). Sous presse.
6. Pohl L, Brehsan U, Senst W. Utilisation d’Endobon®, céramique d’hydroxyapatite - un rapport sur l’expérience (1991- 1993). Dans : Editions Fahr RH. Développement en chirurgie traumatologique. Berlin : Springer, 1993 : 223-227.
7. Röser K, Donath K, Schnettler R. Etudes histopathologiques et histochimiques sur les préparations polies non décalcifiées concernant la cicatrisation des défects osseux avec l’utilisation de transplants allogènes et d’une céramique d’hydroxyapatite poreuse. Osteosynthese International 1994 ; 2 : 128-134.
8. Schnettler R, Dingeldein E, Tausch W, Ritter R. Etude sur l’intégration osseuse d’une céramique d’hydroxyapatite et du " facteur de croissance de fibroblastes " par rapport aux cylindres d’os spongieux autogène. Osteosynthese International
1994 ; 2 : 118-126..
9. Specht R, Tröster S, Liebendörfer A, Dard M. Exigences physico-chimiques et pharmaceutiques pour les céramiques biologiques. Editions : Buchhorn G, Willert HG. Implants céramiques en chirurgie orthopédique. (Sous presse)
10. Wilke A, Hirschheydt von S, Orth. J, Kienapfel H, Griss P, Franke R P. La culture de celulles de moelle osseuse humaine - Une méthode sensible d’évaluation de la biocompatibilité de matériaux, utilisés en orthopédie ; Z. Orthop 1995 ; 133 : 159-165.
11. Wippermann B, Kniesch A. Influence de la préparation et de l’application du facteur de fibroblaste basique (bFGF) sur l’intégration d’une céramique d’hydroxyapatite (HA) dans un défect localisé dans le tibia de brebis. Osteosynthese International 1994 ; 2 : 136-146..
12. Wippermann B, Zwipp H, Junge P, Saemann T, Tscherne H. Evaluation biomécanique d’un défect localisé dans le tibia de brebis comblé avec une céramique d’hydroxyapatite. European Surgical Research (Recherche chirurgicale européenne) 1993 ; 25 : 13..
Etudes Cliniques
1. Langendorff HU, Kaivers P, Schöntag H. Comblement des défects osseux dans les fractures avec des pièces formées en hydroxyapatite. Osteosynthese International 1994 ; 2 : 171-176..
2. Schaller P. Hydroxyapatite spongieuse (Endobon®) destinée au comblement des cavités osseuses du squelette de la main et du pied. Osteosynthese International 1994 ; 2 : 177-181.
3. Liebendörfer A, Tröster S. Application clinique d’une céramique d’hydroxyapatite. Résultats histologiques chez 23 patients. Unfallchirurgie 23 (1997) 60-68.
Annexes
1. Documentation ENDOBON®
2. Liebendörfer A., Dard M., Wahlig H. In vitro investigation of five bioceramics in contact with osteoblast-like cells with regard to morphology, mitochondrial activity and proliferation.3 rd Conference of the EORS, Paris, 19-20.04.1993.
Abst. IV World Biomaterials Congress, 1992, p 100.
3. Schnettler R., Dingeldein E., Wahlig H., Tausch W.
Potential of demineralized bone matrix alone and in combination with porous hydroxyapatite on bone repair in cancellous bone in mini pigs. Abst. IV World Biomaterials Congress, 1992, p 100.
4. Schnettler R., Dingeldein E., Wahlig H., Tausch W. Potential of porous hydroxyapatite and basic Fibroblast Growth Factor loaded porous hydroxyapatite on bone repair in cancellous bone in mini pigs. Abst. IV World Biomaterials Congress, 1992, p 260.
5. Wahlig H., Dingeldein E. A standardized animal model for the histomorphological evaluation of basic fibroblast Growth Factor loaded implant materials. Abst. IV World Biomaterials Congress, 1992, p 605.