M1 Science des matériaux - matériaux pour la médecine - D. Bazin - Sept 2011 Apatite Chapitre 4 - Partie A
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- Christine Robert
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1 Apatite M1 Science des matériaux - matériaux pour la médecine - D. Bazin - Sept 2011 Apatite Chapitre 4 - Partie A Science des mat ériaux Techniques de caractérisation Biomat ériaux Médecine D. Bazin Laboratoire de Physique des Solides UMR 8502, Université Paris Sud, Bât Orsay Cedex, France.
2 PLAN Chapitre 0 Introduction Chapitre 1 Sondes & Polymère Chapitre 2 - Prothèse en alliage à base de titane Chapitre 3 Nanomédecine & Nanomatériaux Chapitre 3A Chapitre 3B Agrégats métalliques Agrégats d argent X-Ray photoelectron spectrometry : XPS 2 Chapitre 4 Apatite Partie A Quelques généralités sur l os Chapitre 4.1 Chapitre 4.2 Chapitre 4.3 Chapitre 4.4 Chapitre 4.5 Partie B Propriétés physicochimiques Partie C Les cations Les différents types d os Structure à l échelle macroscopique Structure à l échelle mésoscopique Structure à l échelle cellulaire Mise en œuvre de l apatite dans le milieu médical Partie D Quelques études sur des phosphates de calcium proches de l apatite Partie E Quelques études sur des échantillons biologiques
3 Chapitre 4.1 Les différents types d os 3 Le squelette humain est composé de 206 os se répartissant en trois catégories : les os longs, tels l humérus ou le fémur, les os courts comme ceux du tarse et les os plats tels l omoplate ou les os crâniens. 1 Figure 3A.1 : Différents types d os 1.
4 L articulation de la hanche unit le bassin (os iliaque) à l extrémité supérieure du fémur (os de la cuisse). La partie articulaire du bassin est une cavité hémisphérique qui porte le nom de cotyle. L extrémité supérieure du fémur présente une tête, grossièrement sphérique, articulée avec le cotyle et reliée au reste du fémur par une zone fragilisée chez les personnes âgées du fait de la raréfaction osseuse, le col du fémur. Deux tubérosités appelées Trochanters servent de points d attache des tendons des muscles de la hanche. 4 2 Figure 3A.2 : Physiologie de la hanche 2.
5 Du fait de son excentration par rapport au centre de gravité du corps, l articulation de la hanche supporte à chaque pas et lorsque le sujet monte un escalier des charges considérables qui vont jusqu à 4 fois le poids du corps. L usure des cartilages survient chez de nombreuses personnes ; elle résulte de plusieurs causes dont les principales sont : -la coxarthrose : l arthrose de hanche peut être la conséquence de séquelles de fracture articulaire, d une malformation congénitale ( dysplasie, luxation). -la polyarthrite rhumatoïde ou un autre rhumatisme inflammatoire -l ostéonécrose qui siège le plus souvent sur la tête du fémur 5 3 Figure 3A.3 : Exemple de coxarthrose (arthrose de la hanche) 3.
6 Chapitre 4.2 Structure à l échelle macroscopique La plupart des os (à l'exception de ceux du crâne) apparaissent d'abord sous la forme d'une ébauche cartilagineuse qui s'ossifie ensuite au fur et à mesure de la croissance du nouveau-né. 6 4 Figure 3A.5 : Os long en coupe sagittale 4.
7 Chapitre 4.3 Structure à l échelle mésoscopique 7 Dans un os mûr, qu'il soit de formation intramembranaire ou endochondrale, on retrouve deux densités de tissu osseux: poreux et compact. La cavité centrale est bordée d'os dit poreux. Il consiste en travées qui ménagent relativement beaucoup d'espace entre elles. Dans cet espace loge la moelle osseuse et du tissu adipeux, comme en plein centre de la cavité. Cet arrangement donne à cette région osseuse une apparence poreuse. 5, 6 Figure 3A.6 : Canaux de Havers
8 Chapitre 4.4 Structure à l échelle cellulaire 8 L os au niveau cellulaire Le tissu osseux est en perpétuel remaniement. Son aspect est le résultat d'un équilibre entre les activités de deux populations cellulaires : - Les ostéoblastes et les ostéocytes qui élaborent et maintiennent le tissu osseux. A ce groupe se rattachent les cellules bordantes, inactives. - Les ostéoclastes qui détruisent le tissu osseux. Figure 3A.8: Ostéoclaste & Osteoblaste 7 Dans les zones de remaniements osseux, les cellules sont actives et plus volumineuses. Ce sont les ostéoblastes. 7.
9 9 Chapitre 4.5 Mise en œuvre de l apatite dans le milieu médical Les substituts osseux - Des matériaux de plus en plus complexe ( ajout d acies aminés, de médicaments (Sr, Ga),d antibiotique, - L apatite comme vecteur - Apatite & bone substitutes 8 1/3 Figure 3A.11 : Apatite 9 ProOsteon (Interpore Cross International, Inc) is produced from hydroxyapatite in either a particulate or a block form by chemically treating sea coral. Image courtesy of Interpore Cross International, Inc. 8. Ikawa et al., Amino acid containing amorphous calcium phosphates and the rapid transformation into apatite, J. Mater. Chem., 2009, 19,
10 10 L apatite comme vecteur de médicament 10 Intracellular drug delivery using colloidal biomimetic calcium phosphate apatites as nanocarriers is a seducing concept. Cristal d apatite et son contexte médical 10.Bouladjine et al., New Advances in Nanocrystalline Apatite Colloids Intended for Cellular Drug Delivery, Langmuir 2009, 25(20),
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