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757 J Fr. Ophtalmol., 2007; 30, 7, 757-767 © 2007. Elsevier Masson SAS. Tous dr

757 J Fr. Ophtalmol., 2007; 30, 7, 757-767 © 2007. Elsevier Masson SAS. Tous droits réservés F M C REVUE GÉNÉRALE Biomatériaux dans la chirurgie du cristallin T. Amzallag, J. Pynson Institut Ophtalmique, Somain. Correspondance : T. Amzallag, Institut Ophtalmique de Somain, 28, rue Anatole France 59490 Somain. Communication présentée lors du Carrefour de la Recherche Clinique et Fondamentale sur « les biomatériaux » au 112 e congrès de la Société Français d’Ophtalmologie en mai 2006. Reçu le 17 janvier 2007. Accepté le 23 mars 2007. Lens biomaterials for cataract surgery T. Amzallag, J. Pynson J. Fr. Ophtalmol., 2007; 30, 7: 757-767 The first lens implantations were performed by Sir Harold Ridley in 1949 using rigid poly- methyl-methacrylate (PMMA) lenses. This biomaterial was used exclusively for more than 30 years. In the early 1970s, Charles Kelman introduced phacoemulsification, reducing the incision size and beginning biomaterial diversification, including foldable materials. More than 50 years after the introduction of PMMA, the range of biomaterials used for intraocular lenses remains extremely limited. Among the materials tested, acrylic polymers and silicon elas- tomeres are the only remaining materials used for optics. In vivo tolerance is no longer the sole criterion in choosing biomaterials: clinical performance now plays a major role, including injection abilities, optical qualities, and long-term postoperative intraocular behavior. Together with lens design, the analysis of the physical and chemical characteristics of biomaterials will contribute to the choice of the best intraocular lens. Key-words: Surgery, crystalline lens, cataract, biomaterial, intraocular lenses. Biomatériaux dans la chirurgie du cristallin Les premières implantations furent pratiquées par Sir Harold Ridley en 1949 à l’aide d’implants rigides en poly-méthyl-méthacrylate (PMMA). Ce biomatériau a été utilisé exclusivement pen- dant plus de 30 ans. L’avènement, grâce à Charles Kelman au début des années soixante-dix, de la phacoémulsification, en réduisant la taille des incisions, a conduit à la diversification des biomatériaux et à l’introduction des matériaux souples. Plus de 50 ans après l’avènement du PMMA, le nombre de matériaux utilisables pour la fabrication des lentilles intra-oculaires reste extrêmement limité. De l’ensemble des matériaux qui ont été essayés, il ne reste guère que la famille des polymères d’acryliques et celle des élastomères de silicone, tout au moins pour ce qui est de la nature des optiques. Si au départ il s’agissait principalement de tolérance in vivo , il s’agit aujourd’hui également de performances. Ces performances concernent l’aptitude à l’injection, les qualités optiques ou le comportement intra sacculaire postopératoire à long terme. L’analyse des caractéristiques physico-chimiques des biomatériaux, contribue, avec celle de son dessin, au choix d’une lentille intra-oculaire. Mots-clés : Chirurgie, cristallin, cataracte, biomatériau, implants intraoculaires. INTRODUCTION La chirurgie moderne de la cataracte ne se conçoit plus sans le rempla- cement du cristallin opacifié, lentille intra-oculaire (LIO) convergente bi- convexe et filtrante, par un implant de puissance équivalente ou permet- tant de corriger tout ou partie des amétropies préopératoires éven- tuelles. Nous disposons maintenant d’un recul significatif sur l’implantation intra-oculaire puisque les premiè- res furent pratiquées par Sir Harold Ridley en 1949. Il s’agissait alors d’implants rigides en poly méthyl- méthacrylate (PMMA). L’avènement, grâce à Charles Kelman au début des années 70, de la phacoémulsi- fication a notablement modifié la donne en raison de la réduction drastique de la taille des incisions. Mais ce n’est qu’à partir des années 80, après les premières implanta- tions d’implants souples, qu’a été donné le départ de la diversifica- tion des biomatériaux. Si au départ il s’agissait principale- ment de tolérance in vivo , ce qui doit demeurer notre préoccupation per- manente, il s’agit aujourd’hui égale- ment de performances. Ces performances en terme d’apti- tude à l’injection, de qualité optique ou de comportement intra-sacculaire postopératoire à long terme consti- tuent un enjeu notable pour l’opéré de cataracte, et donc pour son chi- rurgien. T. Amzallag, J. Pynson J. Fr. Ophtalmol. 758 BIOMATÉRIAUX DES OPTIQUES Les optiques d’implant peuvent être constituées de matériaux très divers aux comportements différents [1]. Après plusieurs décennies de PMMA rigide, de nouveaux matériaux per- mettant le pliage et à l’injection de l’implant ont été développés. Il est assez surprenant de noter que, plus de 50 ans après l’avènement du PMMA, le nombre de matériaux utilisables pour la fabrication des lentilles intra-oculaires reste extrê- mement limité. De l’ensemble des matériaux qui ont été essayés, il ne reste guère que la famille des poly- mères d’acryliques et celle des élas- tomères de silicone, tout au moins pour ce qui est de la nature des op- tiques (fig. 1) . D’autres polymères sont à l’étude comme le polyuré- thane ou les silico-hydrogels. Toute- fois, le recul clinique est aujourd’hui insuffisant pour déterminer si ces matériaux trouveront leur place dans le futur. Peu de biomatériaux s’avèrent être de bons candidats pour la réa- lisation d’une lentille intra-oculaire en raison de nombreuses contrain- tes parfois particulièrement exi- geantes (tableau I) . Comprendre les bases chimiques des matériaux d’implant permet de mieux appréhender leur comporte- ment physique lors de la chirurgie. Matériaux rigides Le PMMA a été le premier maté- riau historiquement employé pour la fabrication des implants intra- oculaires. Ce matériau rigide à la température ambiante appartient à la famille des polymères d’acryli- que. La chaîne carbonée de base est l’acrylate avec deux parties variables A et R qui conditionnent en grande partie les propriétés physico-chimiques des polymères obtenus. Le matériau final peut être soit ri- gide, comme le PMMA, ou souple, comme tous les dérivés souples de l’acrylique. Il peut être soit hydro- phile comme les hydrogels ou hy- drophobes. Le méthacrylate est obtenu en remplaçant sur le sque- lette une molécule d’hydrogène par un groupe méthyl en position A, transformant ainsi l’acrylate en méthacrylate. Le PMMA est un po- lymère dans lequel un groupe mé- thyl est rajouté sur le méthacrylate en position R (fig. 2) . Le matériau obtenu est hydrophobe et rigide à la température ambiante. Sa tem- pérature de transition est élevée, à 100 ° Celsius. Il est utilisé pour fa- briquer des implants de chambre postérieure, mais également des implants de chambre antérieure à appui angulaire et des implants à fixation irienne parfois utiles pour la correction de certaines apha- quies. Les modifications apportées sur le radical R ont des conséquences im- portantes sur les propriétés physico- chimiques des polymères obtenus (tableau II) . Matériaux souples Les principaux matériaux souples sont des dérivées de l’acrylique, comme le PMMA, ou des copolymè- res de silicone. Dérivés de l’acrylique Ces produits sont les premiers à avoir été implantés dans un œil hu- main en 1978 en Inde par Mehta qui a précédé Thomas Mazzocco et Graham Barett au début des années 80. Il s’agissait alors d’un implant en poly (hydroxy éthyl mé- thacrylate). Si l’on souhaite rendre souple et pliable le PMMA, il est nécessaire MATERIAUX SOUPLES SILICONE ACRYLIQUE PDMS PDMDPS HYDROPHILE HYDROPHOBE POLYHEMA HYDROGELS HYDROGEL COPOLYMERES Radicaux (A) and (R) Acrylique R C A C O O C H H Radical (A) = H Acrylate R C H C O O C H H Both radical (A) = méthyl CH 3 MéthAcrylate R C CH3 (methyl group) C O O C H H Radicaux (A) and (R) = methyl CH3 Méthyl Méthacrylacrylate CH3 (methyl group) C CH3 (methyl group) C O O C H H Figure 1 : Principaux matériaux d’optique d’implants souples. Figure 2 : Famille des acrylates : acrylique, acrylate, méthacrylate, le PMMA. 1 2 Vol. 30, n° 7, 2007 Biomatériaux dans la chirurgie du cristallin 759 de substituer certains groupes mé- thyl situés en position À part des molécules d’hydrogène et de rem- placer les groupes méthyl en posi- tion R par des groupes spécifiques variant d’un matériau à l’autre. Si un groupe hydroxy éthyl est placé en position R sur le métha- crylate, on parle de poly HEMA ou PHEMA (fig. 3) . Ce matériau acrylique hydrophile pliable à température ambiante fait partie de la famille des hydrogels, vaste ensemble de polymères hydro- philes et insolubles dans l’eau qui comprend des polymères à base d’esters acryliques, d’amides (vinyl- pyrrolidone) ou d’acrylates, ce qui est le cas de l’HEMA et des « acryliques hydrophiles » utili- sées pour la fabrication des len- tilles intra-oculaires (fig. 4 et 5) . D’autres groupes peuvent être placés en position R sur des polymè- res hydrophobes (fig. 6 et 7) . C’est le cas du groupe phényléthyl du ma- tériau Acrysof ® , premier acrylique hydrophobe pliable commercialisé en France. C’est le cas des groupes éthyl et trifluoroéthyl du matériau Sensar. Dans les deux cas, il existe une alternance d’acrylate et de mé- thacrylate. Ces modifications per- mettent de passer d’un matériau hydrophobe rigide, le PMMA, à des matériaux hydrophobes souples à la température du bloc opératoire. Plus récemment d’autres matériaux acryliques hydrophobes ont été mis au point. La température de transition des implants en acrylique est comprise entre celle de la silicone et celle du PMMA. Certains implants en acryli- que, en particulier parmi les hydro- phobes, présentent des variations de flexibilité en fonction de la tempéra- ture du bloc opératoire. Il uploads/Ingenierie_Lourd/ biomateriaux-dans-la-chirurgie-du-cristallin.pdf