Dépôts base hydroxyapatite élaborés par cold spray : architecture, nanostructure et bioactivité

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Physique,

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Projection dynamique à froid, Dépôts, Propriétés

Mots-clés

Dépôts céramiques,

Hydroxyapatite,

Microstructure (physique)

La projection dynamique à froid (CS) est considérée comme un procédé de revêtement à l’état solide par impact. Par conséquent, les effets néfastes de l’oxydation à haute température, de l’évaporation, de la fusion, de la cristallisation, des contraintes thermiques résiduelles, etc., rencontrés avec les techniques traditionnelles de projection thermique, sont minimisés, voire éliminés. Le procédé CS peut présenter un intérêt dans le domaine des revêtements biomédicaux pour l’ingénierie des tissus osseux (BTE), à savoir les revêtements d’hydroxyapatite (HAp). Le procédé CS peut éviter la transformation de la phase HAp en d’autres phosphates de calcium (phosphate tricalcique, phosphate tétracalcique, oxyde de calcium) pendant le dépôt. Ici, notre travail se concentre d’abord sur le dépôt par CS de matériaux à base de HAp tout en analysant en détail toutes les étapes du procédé (formation de "splats", processus d’adhésion et de croissance). Plus précisément, nous étudions l’influence des propriétés mécaniques de la poudre brute, l’état de surface du substrat (rugosité, dureté), la pression et la distance entre le "canon à poudres" et le substrat. Des revêtements de bonne qualité sont obtenus en optimisant les paramètres suscités. Il est démontré que la construction des dépôts résulte principalement de phénomènes physiques liés à la capacité d’empilement granulaire et à l’ancrage mécanique sur la rugosité du substrat. Aucun phénomène chimique n’est activé, ce qui conduit à des revêtements ayant une adhérence faible. En tirant profit du procédé CS, nous étendons dans un deuxième temps l’approche à de nouveaux revêtements hybrides bioactifs en introduisant du collagène, un bioverre ou des nanoparticules d’argent antimicrobiennes dans les poudres an amont. Les revêtements obtenus sont ensuite testés en termes microstructural, mécanique et biologique (in vitro) montrant une bonne biocompatibilité pour le BTE.