Synthèse et frittage d'hydroxyapatites phosphocalciques silicatées

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Technologie (Sciences appliquées),

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

biomatériaux, matériaux céramiques, frittage, traitements thermiques, apatites, phosphates, biocéramique

Mots-clés

Matériaux céramiques en médecine - Biocompatibilité - Thèses et écrits académiques,

Os - Substituts,

Frittage (métallurgie)Frittage (métallurgie) -- Thèses et écrits académiques,

Hydroxyapatite - Synthèse - Thèses et écrits académiques,

Silicium - Synthèse - Thèses et écrits académiques,

Hydroxyapatite - Propriétés thermiques - Thèses et écrits académiques,

Silicium - Propriétés thermiques - Thèses et écrits académiques,

CellulesCellules -- Cultures et milieux de culture

Des poudres d'hydroxyapatites silicatées Ca₁₀(PO₄)₆-x(SiO₄)x(OH)₂-x (0 ≤ x ≤ 2) ont été synthétisées par précipitation en milieu aqueux à pH et température contrôlés suivie d'une calcination. Les précipités sont composés d'une phase apatite carbonatée et silicatée (phase principale) et d'une phase secondaire contenant le silicium en excès. Celui-ci n'est incorporé en totalité dans l'apatite que lors de la calcination en substituant les groupements carbonates (CO₃²⁻) issus de la synthèse. Pour xSi ≤ 1 mol, les poudres sont monocristallines. Le mécanisme de formation de l'HA silicatée est :  Ca₁₀-y(PO₄)₆-y-w(CO₃)y(SiO₄)w(OH)₂-y-w + y CaSiO₃ → Ca₁₀(PO₄)₆-y-w(SiO₄)w+y(OH)2-y-w + y CO₂ Au-delà de 1 mol de silicium, les poudres cristallisent dans un système biphasé, hydroxyapatite et phosphate tricalcique alpha. La stabilité thermique des poudres dépend de la teneur en silicium. L'hydroxyapatite silicatée se décompose en deux temps selon les réactions : Ca₁₀(PO₄)₆-x(SiO₄)x(OH)₂-x → (1 – x/2) Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + (x) Ca₃(PO₄)₂ + (x) Ca₂SiO₄ (T₁) → (1 – x/2) Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ + (x/2) Ca₁₀(PO₄)₄(SiO₄)₂ (T₂) L'incorporation de silicium dans l'hydroxyapatite engendre un décalage des températures de début de frittage et de vitesse maximale de densification vers les hautes températures. Les conditions doivent être adaptées à chaque composition afin d'obtenir des matériaux denses (τ > 95%) sans phase secondaire. Ceux-ci ont été testés biologiquement par culture in vitro de cellules ostéoblastes MG-63 en évaluant la prolifération et l'adhésion cellulaire. Le nombre de cellules augmente jusqu'à 5 jours de culture. La présence de silicium dans l'apatite ne modifie pas la biocompatibilité des matériaux mais l'activité cellulaire (prolifération, adhésion) n'est cependant pas améliorée.