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LABORATOIRE DE
BIOMATERIAUX

Les revêtements de TiNOx
Ostéointégration et
Caractérisation bio-fonctionnelle
Stéphane Durual, PhD

Ecole de Médecine Dentaire, 19 Barthelemy Menn, 1205 Genève
Introduction

O

Ti
N

● Les revêtements TiNOx sont parfaitement biocompatibles,
antibactériens, extrêmement durs et résistants à la corrosion.
Structures cristallographiques
Titanium nitride
Titanium oxide

Jérôme Guillot, PhD thesis

Titanium dioxide

Titanium nitride oxide

Réseau cubique à face centrée
Introduction

O

Ti
N

● Ils sont facilement déposés par PVD sur des substrats
métalliques, minéraux ou organiques.
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…
Pour les outils chirurgicaux

Et les autres…
En horlogerie, coutellerie…
Introduction

O

Ti
N

● Dans le domaine biomédical
En orthopédie

En implantologie dentaire
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
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.
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
J1

J7

J14
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
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
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

*

*

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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

- +
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
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

-

+

-

+

-

+

-

+
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.
x8

Ti-SLA

Ti-SLA
Ti-SLA-TiNOx
CoCr-SLA-TiNOx

Ra moy 2.5µm
Morphologie similaire

Ti-SLA-TiNOx
CoCr-SLA-TiNOx
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12wks
2 wks
4 wk
1
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12wks
1 wks

4 wks
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
2 semaines, Ti-SLA-TiNOx
● Sur les revêtements TiNOx,
déposés sur Ti ou CoCr,
le NBIC est 1.8 fois plus
élevé après 2 semaines.
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
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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