Les biomatériaux de comblement peuvent être utilisés sous forme de granules ou de petits fragments pour remplir de petits défauts osseux. Ils peuvent être préparés avec un broyeur pour les autogreffes, les biomatériaux synthétiques ou les allogreffes sont fournis sous forme de granules par l’industrie. L’arrangement tridimensionnel (3D) des biomatériaux granulaires a été peu étudié. Ils occupent l’espace 3D de manière à créer une porosité devant permettre l’invasion de cellules vasculaires et osseuses si les diamètres de pores sont suffisants. Le but de cette étude était de comparer la porosité 3D d’empilements de granules de divers biomatériaux et de comparer avec la porosité de cylindres d’os trabéculaire.

Des granules d’os bovin ont été préparés avec un broyeur à os à partir d’os purifié non décalcifié et après pyrolyse. Les fragments ont été tamisés en deux groupes de granules : de 250–1000 microns et 1000–2000 microns. Des granules de tailles similaires ont été obtenus auprès de fabricants de biomatériaux, soit d’os allogénique pyrolysé ou non (BioOss-Geistlich Pharma, CopiOs-Zimmer), soit de céramique de synthèse (bêta-TCP-Kasios). Les granules ont été placés dans un tube à essai, produisant des empilements 3D identiques à ceux obtenus après greffe in situ. Les piles de granules imitant le remplissage d’un défaut osseux par un chirurgien. Des cylindres osseux ont été préparés à partir de plateaux tibiaux de sujets anatomiques. La microtomodensitométrie (microCT) a été utilisée pour déterminer la porosité et la surface spécifique des empilements granulaires. Un algorithme de géométrie vectoriel a été utilisé pour imager la porosité sur un plan frontal, dont la complexité a été mesurée.

Les empilements de granules osseux de 250–1000 microns présentaient une porosité nettement inférieure à celle des granules 1000-2000 microns. La plus forte porosité était obtenue avec des granules de bêta-TCP qui présentaient une densité de surface plus faible (5,56±0,11 vs. 14,43±0,11 mm²/mm³, p<0,01) avec des pores de plus grande taille.

Les arrangements de granules créent des pores coexistant avec des zones denses de matériau. L’analyse vectorielle a mis en évidence un agencement plus régulier des granules de bêta-TCP que des travées osseuses, il est très dense avec les granules d’os morcelé de 250–1000 microns.

Les empilements de granules représentent un échafaudage 3D qui ressemble à l’os trabéculaire avec une microarchitecture poreuse, mais les pores peuvent avoir un diamètre inférieur à 100 microns, pouvant gêner la colonisation vasculaire.