Usage orthopédique
La problématique des matériaux des substituts osseux a été transformée au cours de ces dernières années. En effet, alors qu’on demandait au matériau d’être le plus durable possible et de générer dans le corps la réaction la plus faible possible, on travaille aujourd’hui sur des matériaux qui doivent être bioactifs.
Plutôt que d’être durable, on souhaite, au contraire, que le matériau de substitution se dégrade au rythme de sa colonisation par l’os qui l’accueille. Cette biorésorbtion est basée sur une porosité suffisante du matériau pour permettre la vascularisation de l’implant.

Les propriétés recherchées de ces biomatériaux sont donc la biocompatibilité et la biorésorption (dont le rythme doit être contrôlé : synchrone avec la repousse osseuse et compatible avec les capacités d’élimination de l’organisme) mais également la résistance mécanique, la maniabilité et un coût de production acceptable.

Divers matériaux sont aujourd’hui utilisés (céramiques, liants polymères…), nous ne traiterons ici que des ciments minéraux.
L’emploi des ciments à base de phosphate de calcium sont très utilisés pour leurs qualités de biocompatibilité et de bioactivité, mais leur vitesse de résorption est généralement jugée trop lente. On considère que les capacités de résorption des biomatériaux sont contrôlées par la solubilité de leurs phases constitutives. Comme les carbonates de calcium présentent une solubilité supérieure à celle des phosphates de calcium, on a conçu des ciments minéraux à base de carbonate CaCO₃ métastable (vatérite, aragonite, carbonate de calcium amorphe) associé éventuellement à un phosphate de calcium métastable. En fonction de la présence ou non de phosphate de calcium ces ciments seront nommés CaCO₃ – CaP ou simplement CaCO₃.

Dans le cas du CaCO₃ – CaP, la prise procède d’une réaction de dissolution – précipitation qui forme au final une apatite carbonatée.
Dans le cas du CaCO₃, la réaction fournit de l’aragonite.

Les nombreuses qualités que demande l’emploi de ces matériaux (résistance mécanique, bioactivité, vitesse de résorption, élaboration à basse température, vitesse de prise, maniabilité adaptée à la pratique chirurgicale, adaptation précise aux applications visées) font de leur production un champs de recherches et d’expérimentations très ouvert.