OATAO - Open Archive Toulouse Archive Ouverte Open Access Week

Procédé innovant utilisant le CO2 haute pression pour la modification et la fonctionnalisation de phosphates de calcium

Aubry, Clémentine. Procédé innovant utilisant le CO2 haute pression pour la modification et la fonctionnalisation de phosphates de calcium. PhD, Sciences et Génie des matériaux, Institut National Polytechnique de Toulouse, 2019

[img]
Preview
(Document in English)

PDF (Author's version) - Requires a PDF viewer such as GSview, Xpdf or Adobe Acrobat Reader
27MB

Abstract

Les substituts poreux d’HA/βTCP (BCP) sont des substituts osseux largement utilisés aujourd’hui. Cependant ces matériaux céramiques, obtenus à haute température, présentent une surface lisse et peu réactive qui limite leur bioactivité. Le travail présenté se propose de modifier ces dispositifs déjà existants et commercialisés afin d’en améliorer la bioactivité par un remaniement chimique et structural de surface. L’utilisation de CO2 en milieu aqueux et porté à haute pression a été étudiée comme procédé réversible permettant de modifier la surface de ces structures initialement biphasiques. L’objectif est ici d’évaluer la possibilité de permettre, par une simple étape supplémentaire après synthèse des dispositifs céramiques et grâce à un procédé au fort potentiel industrialisable, d’améliorer la bioactivité de ces substituts. Le CO2, bien que déjà utilisé dans le domaine de la synthèse et de la carbonatation ainsi que de la mise en forme pour les biomatériaux n’a que rarement été utilisé comme agent modificateur de pH pour créer un revêtement. Les études ayant présenté ce type d’utilisation partaient de solution métastable dont le pH était modifié par le CO2, limitant ainsi son rôle à la régulation du pH et utilisant une solution difficilement industrialisable. C’est pourquoi le revêtement d’un CaP grâce à un environnement simplement aqueux semble d’intérêt. La capacité de modification du procédé a d’abord été évalué sur des poudres de CaP (HA, amTCP et un mélange massique 65/35 d’HA/amTCP). Ce dernier induisant une acidification du milieu aqueux dans lequel se trouvent les CaP, une dissolution a lieu. Les analyses ont montré que, selon la poudre, le traitement mène à la formation de différents CaP. Ce procédé permet une dissolution, principalement de l’amTCP lorsqu’il est présent, et la précipitation de nouvelle phase : un mélange d’OCP et d’une apatite carbonatée mal cristallisée(PCCA) incluant un processus de maturation de l’OCP en PCCA. Une phase supplémentaire de DCPD est observée pour l’amTCP, probablement dû à sa solubilité importante et une précipitation antérieure. Ce travail s’est poursuivi par la modification de BCP. Un revêtement, identifié grâce à des échanges ioniques et des mesures de RMN comme étant un mélange d’OCP et de PCCA, a été observé. L’optimisation de différents paramètres influents comme la température, la pression, le temps de traitement ou encore le temps de maturation dans le milieu post traitement, a permis de déterminer un protocole reproductible et formant un revêtement extérieur homogène créant une nanoporosité de surface. De plus, dans le cadre d’une fonctionnalisation, la possibilité d’intégrer différentes espèces ioniques au substitut a été évaluée. Les espèces ont été choisies en fonction de leurs propriétés et de leurs capacités à s’intégrer aux CaP : Le Zn, anti-inflammatoire, le Cu et Ag, anti bactériennes, le Sr, stimulant de la régénération osseuse. Lors de la deuxième partie de cette étude la possibilité d’intégrer ces espèces ioniques au sein du revêtement pendant sa formation a été évaluée. Le procédé étudié a ainsi permis en une seule étape de conférer une bioactivité grâce à un revêtement de CaP plus biomimétique mais aussi différentes activités biologiques selon les espèces utilisées. L’influence de la nature de l’espèce ionique choisie sur l’intégrité du revêtement a été considérée. Ainsi le zinc et le cuivre ont montré une tendance à inhiber la précipitation. D’autre part des tests de libération ont montré différents niveaux de relargage des espèces actives en milieu similaire au milieu biologique évoquant une intégration à différents niveaux (au sein du CaP mais aussi dans d’autres phases à part entière). Les propriétés antibactériennes de l’Ag et du Cu ont été confirmées pour différentes bactéries. Le Zn a particulièrement prouvé sa capacité à améliorer l’activité biologique des ostéoblastes

Item Type:PhD Thesis
Uncontrolled Keywords:
Institution:Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Laboratory name:
Research Director:
Cazalbou, Sophie and Camy, Séverine
Statistics:download
Deposited On:02 Sep 2021 14:28

Repository Staff Only: item control page