Synthèse et caractérisation physico-chimique de matériaux géopolymères. Application : cinétique de minéralisation de géopolymères et du biomatériau CaCO3 synthétique - Université de Rennes Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2004

Synthesis and physico-chemical characterisation of geopolymers. Application : mineralization kinétics of geopolymers and of the CaCO3 biomaterial

Synthèse et caractérisation physico-chimique de matériaux géopolymères. Application : cinétique de minéralisation de géopolymères et du biomatériau CaCO3 synthétique

Résumé

Synthetic biomaterials are used by surgeons to repair or augment parts of the skeleton. Their utilisation reduce immune response. They can be obtain in high quantities. Those researches deal with geopolymers (Si/ Al = 21). These aluminosilicates were synthesized and associated with calcium phosphates. After heating at 500°C, pH values of geopolymers are near 7 units and samples present a good compromise between porosity and compressive strength. These materials have been studied in vitro and in vivo to evaluate their potential use as biomaterials. The mineralization kinetics of previous geopolymers and CaCO3 hace been studied. The obtained results for synthetic CaCO3 by PIXE and NAA methods sko a behaviour similar to implanted TCP. The in vivo studies of geopolymers skow the osteointegratioin of the implants. The PIXE analysis of samples confirm the consolidation of the interface from 1 month.
Dans le domaine de la chirurgie orthopédique ou maxillo-faciale, les praticiens sont confrontés à des pertes de substance osseuse qui nécessitent l'utilisation de matériaux de comblement (ou de substitution). L'utilisation de biomatériaux synthétiques (dont la disponibilité est très importante) permet de limiter les réponses immunitaires. Dans ce travail nous nous intéressons à deux matériaux : les géopolymères et le carbonate de calcium synthétique sous forme d'aragonite pure. Dans le domaine des biomatériaux de comblement, l'optimisation du compromis entre le pourcentage de porosité et les propriétés mécaniques (voisines de celles de l'os spongieux) favorise l'ostéointégration et la tenue des implants. Cette observation nous a conduit à étudier des aluminosilicates de la famille des géopolymères définis par un rapport molaire Si/ Al = 21. Les aluminosilicates synthétisés ont été associés à des phosphates de calcium : hydroxyapatite (HA), phosphate tri-calcique (TCP) et biphasique. Après traitement thermique à 500°C, les géopolymères présentent des valeurs de pH voisines de 7 ainsi qu'un bon compromis porosité/ contrainte à la rupture (en compression). Pour le CaCO3, notre laboratoire de recherches a mis au point la synthèse du carbonate de calcium sous forme d'aragonite pure. Ces matériaux ont fait l'objet d'études in vitro et in vivo afin d'évaluer leur potentiel pour une utilisation comme biomatériaux. Les cinétiques de minéralisation des implants géopolymères et du biomatériau CaCO3 ont été étudiées par PIXE (Proton Induced X-Ray Emission) et par NAA (Neutron Activation Analysis). Les résultats obtenus pour le CaCO3 par ces deux méthodes montrent un comportement in vivo similaire à celui d'un TCP utilisé comme référence (travail réalisé avec l'aide de l'ANVAR Bretagne). Les premières études in vivo réalisées sur les géopolymères ont montré que ces derniers sont ostéointégrés. Dès le délai de 1 mois, les porosités externes des implants sont colonisées par de l'os néoformé. La cicatrisation en surface des matériaux est totale à 3 mois. Les analyses par PIXE des implants confirment la consolidation de l'interface dès le délai de 1 mois.
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  • HAL Id : tel-00007911 , version 1

Citer

Anne-Cécile Derrien. Synthèse et caractérisation physico-chimique de matériaux géopolymères. Application : cinétique de minéralisation de géopolymères et du biomatériau CaCO3 synthétique. Matériaux. Université Rennes 1, 2004. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007911⟩
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