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Biomatériaux pour la reconstruction osseuse

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par Mounir El hassouni
Université Sidi Mohamed Ben Abdellah de Fès  - Licence chimie analytique et industrielle 2012
  

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Alliages métalliques 

ü Aciers inoxydables traditionnels (316L...) et avancés (350, 22-13-5...)

ü Alliages chrome-cobalt (avec ou sans W, Mo, Ni)

ü Alliages de titane (TIAL6V4, TIAL5Fe2.5 ...)

Selon l'état allotropique (c'est-à-dire l'arrangement spatial des cristaux) du fer qui est le principal composant de cet alliage on distingue les aciers ferritiques, martensiques et austénitiques. Ce sont ces derniers qui remplissent les conditions requises pour un usage chirurgical : l'état austénitique est favorisé par la présence d'une grande quantité de nickel (10-14 %), le fer est sous une forme cubique face centrée (forme ã).

Selon la composition initiale et par convention d'écriture on distingue quatre séries d'acier, la série 200 est composée (outre le fer) principalement de chrome, nickel et manganèse, la série 300 de chrome et de nickel, la série 400 de chrome et la série 500 pauvre en chrome.

Tous les aciers actuellement utilisés dans le domaine sont forgés, les alliages coulés sont inutilisables en raison de leur hétérogénéité et de la taille grossière des grains qui leur confèrent des qualités mécaniques insuffisantes et une faible résistance à la corrosion.

Il existe une relation étroite entre les conditions de fabrication et les qualités de l'alliage d'acier inoxydable tant sur les qualités mécaniques que sur les capacités à résister à la corrosion. Il faut insister sur l'intérêt des alliages écrouis qui gardent leur ductilité et leur résistance malgré la déformation.

L'acier inoxydable reste, parmi les alliages utilisés en pratique courante, le moins résistant à la corrosion localisée. Les études sur implants retirés montrent en effet l'extrême fréquence de la corrosion (en fond de crevasse ou par frottement le plus souvent) même si celle-ci a exceptionnellement justifié l'ablation du matériel.

Tant au niveau des implants temporaires (ostéosynthèse) que des implants définitifs (éléments de prothèse) l'acier a été et est encore le métal le plus utilisé en particulier dans sa forme 316L.

Alliages de chrome-cobalt : les Stellites  

L'utilisation de ces alliages est ancienne en chirurgie orthopédique ont utilisé le Vitallium, l'alliage Francobal.

Le mode de préparation de l'alliage au même titre que la composition influence les propriétés mécaniques. Les alliages coulés traditionnellement ont été améliorés par des techniques de refonte sous vide permettant de diminuer la taille des grains. Les alliages forgés ont d'excellentes qualités mécaniques, les premières étapes de mise en forme de l'implant sont réalisées à des températures élevées, puis plus on se rapproche de la forme finale plus la température de travail diminue réalisant alors un écrouissage à froid. Les propriétés mécaniques des différents alliages de chrome-cobalt.

La résistance à la corrosion de ces alliages est excellente. La tolérance tissulaire est également excellente et tout à fait superposable à la réponse aux aciers inoxydables. Au total, l'ensemble des qualités de cet alliage le destine tant à la formation d'implants temporaires (plaques d'ostéosynthèse) que d'implants définitifs (prothèse de hanche ou de genou).

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