Synthèse et greffage de polymères bioactifs sur des surfaces en titane pour favoriser l’ostéointégration

RésuméLe titane est utilisé dans le domaine de la chirurgie orthopédique et dentaire pour son excellente résistance à la corrosion et sa biocompatibilité. Afin d’améliorer l’ostéointégration à long terme du titane, des polymères bioactifs porteurs de groupements ioniques tels que sulfonate (polystyrène sulfonate de sodium, polyNaSS) sont greffés de manière covalente à leur surface par modification chimique et polymérisation radicalaire. La caractérisation des surfaces greffées réalisée par spectroscopie infrarouge transformée de Fourier et spectroscopie de photoélectrons X, confirme la présence des groupements sulfonate à la surface des échantillons. La quantification de ces groupements, réalisée par dosage colorimétrique, a été évaluée à 5 μg/cm2.Par ailleurs, une étude de culture cellulaire in vitro a été réalisée afin d’étudier l’influence de ces polymères bioactifs sur la minéralisation de cellules osseuses humaines (MG63). Au bout de 28 jours de culture sur les différentes surfaces greffées avec du polyNaSS et non greffées, la quantité de calcium présente sur chacune des surfaces est quantifiée. Les résultats obtenus montrent que la minéralisation de ces cellules est améliorée en présence du polyNaSS avec une quantité de calcium plus grande que dans le cas des surfaces non greffés. Parallèlement à l’étude de culture cellulaire, l’adhésion des cellules sur le titane a été évaluée en soumettant ces cellules ensemencées sur les surfaces à une force de cisaillement. Les résultats ont montré que les forces d’interaction des cellules sont plus importantes dans le cas des surfaces greffées avec du polyNaSS. Une étude est actuellement réalisée en présence d’autres groupements ioniques tels que carboxylate et phosphate, afin d’étudier la réponse cellulaire.

Titanium is widely used in orthopedic and dental implants for its excellent resistance to corrosion and its biocompatibility. In order to improve the long-term osteointegration of titanium, bioactive polymers bearing ionics groups such as sulfonates (sodium polysytrene sulfonate, polyNaSS) are grafted by a covalent way onto titanium surface. The surface is chemically modified and then bioactive polymers are grafted by radical polymerization. The chemical composition of grafted surfaces is given by ATR/FTIR and XPS which certified the presence of sulfonate groups at the surface of grafted titanium. Quantitative grafting of polyNaSS is determined by a colorimetric method and evaluated at 5 μg/cm2.In vitro study is performed in order to see the effect of these bioactive polymers on the mineralization of human osteoblast (line MG63). After 28 days of cultured cells on grafted titanium surfaces and non-grafted ones, the amount of calcium onto surfaces is quantified. The results show that the mineralization of these cells is improved with the presence of polyNaSS. The amount of calcium is increased on grafted surfaces compared to non-grafted ones. Cell adhesion was evaluated. Cells were seeded onto grafted and non-grafted titanium and then subjected to detachment forces. The results show that the attachment of human osteoblasts-like cells is increased for grafted titanium with polyNaSS. A study on titanium surface grafted by polymers bearing ionics groups such as carboxylate and phosphate is in progress.