Matériaux Bioactifs

Verres bioactifs élaborés par Sol-GelLes verres élaborés par le procédé Sol-Gel sont des matériaux dont la flexibilité en composition et en morphologie (porosité, .. ) permettent une optimisation des propriétés de bioactivité. Nous élaborerons de nouveaux verres bioactifs par la méthode Sol-Gel sur la base de la composition chimique SiO2, CaO, P2O5 . Après avoir défini le protocole le plus adapté pour optimiser les phases d’hydrolyse et condensation d’un verre 58S, nous développerons des verres de composition différente incluant des éléments traces tels que le zinc, le magnésium et/ou le strontium; l’objectif consistera à définir les conditions expérimentales de leur élaboration par Sol-Gel permettant un contrôle rigoureux des paramètres influençant directement la bioactivité des verres en portant bien sûr une attention toute particulière aux phases de séchage et de recuit qui définissent à la fois la pureté du composé chimique ainsi que les transformations structurales de la phase solide. La bioactivité de ces verres élaborés sous forme de poudres sera étudiée. Ensuite, nous réaliserons également des revêtements prothétiques sous forme de films minces de ces verres bioactifs par les deux techniques citées ci-dessus. Enfin, la bioactivité de ces films sera évaluée en étudiant les transformations physico-chimiques de leurs surfaces en présence d’un liquide physiologique.
Processus de bioactivité : étude des réactions physico-chimiques aux interfaces

Nous avons établi le protocole permettant de caractériser les réactions physico-chimiques conduisant à la bioactivité. Par une analyse chimique de l’interface matériau/milieu biologique, nous caractériserons, à l’échelle submicrométrique, la cinétique et la physicochimie de dissolution des différents verres ainsi que la nucléation de la couche d’apatite carbonatée (HCA) à la périphérie des grains de verres sous forme de poudre et mis en culture dans un liquide physiologique. Nous pensons établir l’existence de différentes couches périphériques qui permettent la fixation des ions calcium et l’arrivée de groupements phosphates. Nous appliquerons cette méthodologie pour évaluer la bioactivité de l’ensemble des nouveaux verres en fonction des processus d’élaboration et des traitements thermiques effectués.

Les caractéristiques physico-chimiques, morphologiques, structurales, et mécaniques des nouveaux biomatériaux ainsi élaborés seront systématiquement étudiées par diverses techniques à savoir :
- Microscopie électronique à balayage associée à la microanalyse X : MEB-EDXS
- Diffraction des rayons X (DRX) et spectrométries RAMAN et Infra-rouge (IFTR) en collaboration avec l’EA 3803 de Reims et l’UMR CNRS 6142 de l’IFR 53.
- Essai de traction (norme ASTM F1147-05)

L'étude de la bioactivité des verres élaborés par Sol-Gel sera réalisée par microscopie électronique à balayage transmission (MEBT) associée aux spectrométries X (EDXS) et de perte d'énergie des électrons (EELS).