Élaboration et fonctionnalisation de biocéramiques phosphocalciques

Discipline

Matériaux Céramiques et Traitements de Surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

biomatériaux, frittage, phosphates, tissus osseux, biocéramique

Mots-clés

Substituts osseux - Thèses et écrits académiques,

Biocéramiques - Thèses et écrits académiques,

Poudres céramiques - Thèses et écrits académiques,

Biomolécules - Thèses et écrits académiques,

Phosphates de calcium - Thèses et écrits académiques,

Silicium - Thèses et écrits académiques

La préparation de céramiques phosphocalciques dopées au silicium (Si) a été étudiée sur la base de la formule hypothétique Ca₃₋ₓ(PO₄)₂₋₂ₓ(SiO₄)ₓ du phosphate tricalcique partiellement substitué par des groupements silicates. Des poudres d'apatite déficitaire en calcium ont été synthétisées en présence de Si par précipitation en milieu aqueux à pH 7 et 30°C. L'augmentation de la teneur en Si accroît la vitesse de réaction de précipitation de l'apatite. Le temps de maturation requis pour obtenir, après calcination des précipités, une poudre constituée d'une phase cristalline unique de phosphate tricalcique beta (β-TCP) diminue avec cette teneur. Des matériaux denses ont été obtenus après frittage naturel à 1100°C pendant 2 h. Le silicium n'est que partiellement incorporé dans la structure du β-TCP, l'excédent se retrouve dans des grains de silice amorphe qui ralentissent le processus de densification.In vitro, des tests d'immersion en solutions salines ont révélé que la présence de Si permettait d'augmenter la bioactivité des céramiques. La biocompatibilité des matériaux a été démontrée par la prolifération des cellules MC3T3-E1 et la différenciation des cellules souches ST-2 a lieu. Le processus de minéralisation osseuse, étudié à l'aide des cellules SaOs-2, est observé sur tous les matériaux et est amélioré en présence de silicium. Dans l'optique d'une fonctionnalisation de surface par des biomolécules, un protocole préliminaire de greffage d'une quantité contrôlée d'organo-alkoxysilane sur la surface d'hydroxyapatite silicatée a été mis en place. Différents facteurs influents dont le pH du milieu réactionnel et la charge de surface des poudres ont ainsi été révélés.