Biomatériau hybride (poly 2-hydroxyéthyl méthacrylate / phosphatase alcaline) et induction de la calcification in vitro

A composite biomaterial (poly 2-hydroxyethylmethacrylate) / alkaline phosphatase initiates mineralization in vitro

• Auteur / Autrice : Robert Filmon
• Direction : Daniel Chappard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie biologique et médical
• Date : Soutenance en 2002
• Etablissement(s) : Angers

Mots clés

Mots clés contrôlés

Phosphatases

Polymères en médecine

Calcification

Substituts osseux

Biomatériaux

Résumé

Les polymères ont été proposés depuis plusieurs années comme matériaux de comblement en chirurgie orthopédique et dentaire. Ils éliminent les risques de contamination d'agents infectieux et présentent des propriétés biomécaniques supérieures aux céramiques phosphocalciques. Nous nous sommes attachés à la réalisation d'un biomatériau synthétique capable d'induire la calcification. La calcification des tissus squelettiques fait intervenir la phosphatase alcaline et des protéines nucléatrices riches en groupements acides. Nous avons utilisé un polymère hydrophile : le poly (2-hydroxyéthyl méthacrylate) (pHEMA) dans lequel nous avons immobilisé des molécules de phosphatase alcaline. La mise au point d'un mode de polymérisation à froid a permis de répartir uniformément l'enzyme et de conserver son activité catalytique. L'incubation, dans un milieu proche du plasma humain a montré que l'enzyme était capable d'initier in vitro la calcification sous forme de calcosphérites. Ce mécanisme est similaire à celui observé in vivo. La greffe de groupements méthylcarboxyliques sur le pHEMA initie aussi in vitro la calcification. Le biomatériau nous a permis d'étudier in vitro le rôle de composés pharmacologiques (les bisphosphonates) pouvant interférer avec la minéralisation, et de montrer l'importance des calcosphérites dans l'adhérence cellulaire médiée par la fibronectine et la BSP. Nous avons mis au point un procédé permettant d'obtenir une macroporosité interconnectée dans le matériau dont la mesure a été réalisée par microtomographie X.

Polymers have been proposed for several years as bone substitutes in orthopaedic and dental surgery. They eliminate the risks from contamination of infectious agents and present higher biomechanical properties than calcium-phosphate ceramics. We have developed a synthetic biomaterial that can initiate calcification in vitro. Alkaline phosphatase and acidic proteins can act as mineralization nucleators. We have used the hydrophilic polymer poly (2-hydroxyethyl methacrylate) (pHEMA) in which alkaline phosphatase was immobilized with a polymerization technique at 4°C. Histochemical staining of polymer sections revealed that the enzymatic protein has retained its enzymatic activity and confirmed a homogeneous distribution of the enzyme. . .