Les revêtements TiNOx

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TiNOx coatings for endosseous implants: improving osseointegration.

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Les revêtements TiNOx

  1. 1. LABORATOIRE DE BIOMATERIAUX Les revêtements de TiNOx Ostéointégration et Caractérisation bio-fonctionnelle Stéphane Durual, PhD Ecole de Médecine Dentaire, 19 Barthelemy Menn, 1205 Genève
  2. 2. Introduction O Ti N ● Les revêtements TiNOx sont parfaitement biocompatibles, antibactériens, extrêmement durs et résistants à la corrosion.
  3. 3. Structures cristallographiques Titanium nitride Titanium oxide Jérôme Guillot, PhD thesis Titanium dioxide Titanium nitride oxide Réseau cubique à face centrée
  4. 4. Introduction O Ti N ● Ils sont facilement déposés par PVD sur des substrats métalliques, minéraux ou organiques.
  5. 5. Introduction O Ti N ● Du fait de leur grande résistance à l’usure et à la corrosion, mais aussi grâce à leurs propriétés optiques, ils sont utilisés…
  6. 6. Pour les outils chirurgicaux Et les autres…
  7. 7. En horlogerie, coutellerie…
  8. 8. Introduction O Ti N ● Dans le domaine biomédical
  9. 9. En orthopédie En implantologie dentaire
  10. 10. Dans le domaine cardiovasculaire Protection contre la resténose en mimant l’effet du NO. ● des particules de NO ont été détectées à la surface des revêtements. Circulation 2001, 104:928-933
  11. 11. Introduction O Ti N ● Est-ce que ces revêtements peuvent avoir un effet sur l’ostéointégration d’implants métalliques de différentes sortes (acier, titane, CoCr) ? ● Depuis la paillasse jusqu’au bloc, nous avons étudié le comportement biologique de ces revêtements.
  12. 12. x5000 x500 CPGIV-Ti-SLA Ra 2.49 0.34µm Ti Ti N O O Ti Ti N N Ti-SLA-TiNOx Ra 2.61 0.34µm O Ti N O x5000 x500
  13. 13. J1 J7 J14
  14. 14. PROLIFERATION CELLULAIRE O Ti Ti-SLA Ti-SLA-TiNOx N 2000 Mitochondrial deshydrogenases Activity, % control (Ti J1) 1800 x 1.5 1600 1400 1200 1000 x 1.5 800 600 400 200 0 J1 J7 J14 J22
  15. 15. DIFFERENCIATION CELLULAIRE 1 CINETIQUE Ti-SLA J1 J7 J14 Ti-SLA-TiNOx J21 J1 J7 J14 J21 ALP activity, % control (Ti 50% conf) β-actin runx-2 ALP OPG OCN bmp-2 TGF-β1 800 600 400 200 0 Confluence Ti-SLA 50% 80% 50% 90% Conf ++ 2 sem post- Ti-SLA-TiNOx
  16. 16. DIFFERENCIATION CELLULAIRE 2 STIMULATION VIT.D 2 sem. post-confluence 90% confluence Ti-SLATi-SLA TiNOx Ti-SLATi-SLA TiNOx Vit D β-actin ALP OCN 600 * * 400 200 0 - Ti + TiNO - + ALP activity, % control (Ti uns.) ALP activity, % control (Ti uns.) β-actin ALP OCN Vit D 300 * 200 * 100 0 - Ti + TiNO - +
  17. 17. EFFET DE TINOx INDEPENDANT DU SUBSTRAT ? SS-SLA Ti-SLA Mitochondrial dehydrogenases activity, % TiJ1 PROLIFERATION CELLULAIRE 1600 1400 1200 x 1.5-2 1000 800 Ti-SLA 600 SS-SLA x 1.7 400 SS-SLA-TiNOx 200 0 J1 J7 J14 J21
  18. 18. DIFFERENCIATION CELLULAIRE CINETIQUE Ti-SLA β-actin J1 J7 J14 SS-SLA-TiNOx J21 J1 J7 J14 J21 runx-2 ALP OPG bmp-2 OPN STIMULATION VIT.D 2 sem. post-confluence 90% confluence Ti-SLA SS-SLATiNOx Ti-SLA SS-SLATiNOx β-actin ALP OCN Vit D - + - + - + - +
  19. 19. CCL 1 in vitro ●TiNOx augmente la prolifération des ostéoblastes primaires ● Maintien d’un degré de différenciation élevé ● Effet indépendant du substrat: ● Ces résultats pourraient se traduire par une meilleure ostéointégration d’implants revêtus in vivo ● Travaux publiés: - Clin. Oral. Impl. Res. 2011 (22): p552-559; - Bio-Medical and Materials Engineering 2012 (22): p277-281.
  20. 20. x8 Ti-SLA Ti-SLA Ti-SLA-TiNOx CoCr-SLA-TiNOx Ra moy 2.5µm Morphologie similaire Ti-SLA-TiNOx CoCr-SLA-TiNOx
  21. 21. 2 Ti-SLA 2 Ti-SLA-TiNOx 2 CrCo-SLA-TiNOx
  22. 22. 12wks 2 wks 4 wk 1
  23. 23. 2 wk 12wks 1 wks 4 wks
  24. 24. Sur Ti-SLA, Ti-SLA-TiNOx, CoCr-SLA-TiNOx 1 2 4 12 wks 500µm ● Ostéointégration rapide ● Initiée à partir de débris osseux et/ou de larges portions de vieil os dès la première semaine ● Dès la 2ème semaine, un réseau trabecullaire primaire se développe et des dépôts de tissu ostéoïde sont visibles à la surface des implants
  25. 25. 2 semaines, Ti-SLA-TiNOx
  26. 26. ● Sur les revêtements TiNOx, déposés sur Ti ou CoCr, le NBIC est 1.8 fois plus élevé après 2 semaines.
  27. 27. CCL 2 ● Les revêtementsTiNOx augmentent l’ostéointégration du Ti-SLA durant le 1er mois de cicatrisation Cela pourrait se traduire par une amélioration de la stabilité primaire des implants ● Résultats similaires sur CoCr-SLA Les revêtements TiNOx pourraient permettre l’utilisation du CoCr pour la fabrication d’implants Avantages: diamètre réduit, propriétés mécaniques identiques par rapport aux implants Ti standards ● Des tests à plus long terme, sur des implants fonctionnels, ainsi qu’une caractérisation poussée des revêtements sont nécessaires pour confirmer ces résultats. ● Travaux publiés dans Bone 2013 (52): p230-237
  28. 28. Remerciements ● Tous les membres de l’équipe Biomat: Maria, Susanne, Anna, Fabienne, Mira, Philippe, Jean, Giovanni & Anselm. ● O Banakh, P Jeanneret, IMA-ARC ● Pierre Fontana, Hémostase, HUG ● M. Mekki, société Hexacath. ● Tous les membres de l’équipe chirex du Pr Denis Morel. ● La fondation ITI (Basel, CH), grant 659-2009. ● FNS, grant CR32I2_137739/1

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