Système combiné Bisphosphonate / ciment apatitique : un matériau innovant actif contre les dérèglements de la résorption osseuse

Combining system bisphosphonate / apatitic cement : an innovative material active against bone-resorption disorders

• Auteur / Autrice : Verena Schnitzler
• Direction : Bruno Bujoli, Jean-Michel Bouler
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie. Biomatériaux
• Date : Soutenance en 2009
• Etablissement(s) : Nantes
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques
• Jury : Président / Présidente : Alain Walcarius
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Joël Moreau, Maria Pau Ginebra Molins

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calcium -- Métabolisme

Ostéoporose

Diphosphonates

Résorption osseuse

Substituts osseux

Résumé

Cette thèse s'inscrit dans le contexte du développement d'un dispositif médical combiné pour la libération locale d'un bisphosphonate, inhibiteur de la résorption osseuse, afin de traiter les dérèglements pathologiques du remodelage osseux liés à une suractivité ostéoclastique. Basé sur les connaissances antérieures de l'équipe concernant les interactions phosphates de calcium - • bisphosphonate le cas précis de l' Alendronate a été approfondi. La précipitation de l 'Alendronate sous forme de sels calciques en présence de phosphate di-calcique dihydraté, des phosphates tricalciques_ a. Et ß ainsi que sa chimisorption par échange ionique à la surface d'une apatite déficiente en calcium nanocristalline sont mises en évidence par des études de sorption, par des caractérisations en RMN du solide ainsi que des observations par MEBetMET. L'influence de l'ajout d'Alendronate (quantité et mode d'introduction) sur la prise d'un ciment apatitique optimisé est étudiée non seulement par des techniques classiques mais aussi par des techniques analytiques innovantes (mesures d'impédance complexe à hautes fréquences et RMN du solide). Les résultats de la caractérisation des interactions phosphate de calcium-Alendronate ont été appliqués afin de minimiser l'effet retardateur significatif de l' Alendronate sur la cinétique de la prise du ciment. Enfin, le développement d'un modèle mathématique décrivant les interactions Alendronate-apatite déficiente en calcium (ciment pris) et prenant en compte la diffusion des fluides dans un bloc de ciment permet d'appréhender in vivo la libération de l'Alendronate par le ciment pris

This dissertation is a part of the development of a combined medical device for the local release of a bisphosphonate, a bone resorption inhibitor, for the treatment of bone-resorption disorders caused by increased osteoclastic activity. Using the background of the working-groups knowledge on calcium phosphate-bisphosphonate interactions, the case of a specific bisphosphonate, Alendronate, has been studied in detail. Alendronate precipitates as calcium salts in the presence of a. -Tricalcium phosphate, ß-Tricalcium phosphate and Dicalciumphosphate dehydrate, while it is chemically adsorbed by ion exchange on the surface of nanocrystalline calcium deficient apatite. The interactions have been investigated by sorption studies, characterization by solid state NMR and SEM/TEM observations. Moreover, the influence of the addition of Alendronate (amount and introduction mode) on the cements setting reaction and the final product has been studied by classical techniques as well as innovative analytical techniques, namely solid state NMR and high frequency impedance measurements. The results concerning Alendronate- calcium phosphate interactions are then applied to reduce the significant retarding effect of Alendronate on the cements setting kinetics. Finally, a mathematical model describing the interactions ofbisphosphonates with calcium deficient apatite has been adapted to take into account the diffusion of fluids in a block of cured cement to simulate the in vivo release of Alendronate