Nanocaractérisation par spectroscopies d'émission X et de pertes d'énergie des électrons des réactions physico-chimiques à l'interface verre bioactif / fluide biologique

par Vincent Banchet

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Gérard Balossier.

Soutenue en 2003

à Reims .


  • Résumé

    Cette thèse concerne l'étude des matériaux bioactifs et de leurs propriétés de créer un environnement favorable à la régénération osseuse. Nous nous intéressons à l'étude locale des réactions physico-chimiques précoces se produisant à l'interface verre bioactif / milieu biologique. Les méthodes de caractérisation utilisées sont la microscopie électronique à transmission associée aux spectroscopies de dispersion d'énergie de photons X (EDXS) et de pertes d'énergie des électrons (EELS). Nous avons utilisé la spectrométrie EDXS avec la méthode de quantification de Cliff et Lorimer. Afin d'optimiser les corrections d'absorption pour les éléments légers, nous avons développé un système itéractif de corrections de l'absorption utilisant la valeur expérimentale de l'épaisseur relative locale de l'échantillon mesurée par EELS. Cela a permis de déterminer avec précision les rapports atomiques O/Si dans les différentes zones de l'échantillon. Pour conforter ces mesures, nous avons utilisé l'EELS qui par l'intermédiaire des structures ELNES sur le seuil L2,3 du silicium peut renseigner sur son environnement chimique. Ces deux approches nous ont permis de mettre en évidence l'existence de différentes couches périphériques à l'interface verre bioactif (A9) / fluide biologique (DMEM) : une couche en SiO2, une fine couche temporaire contenant des groupements Si(OH)4, qui permettent la fixation des ions Ca2+. Avec l'arrivée du phospore, nous aboutissons ainsi à la formation d'une couche riche en calcium et en phospore. Au fur et à mesure que cette couche précipite en une apatite, la couche contenant des groupements Si(OH)4 disparaît rapidement par repolymérisation sous la forme SiO2

  • Titre traduit

    EDXS and EELS nanocharacterisation of physico-chemical reactions at bioactive glass particles : biological fluids interface


  • Résumé

    In this thesis we study bioactive materials and their properties to create a favourable environment for the osseous regeneration. More precisely, we are interested in the local and early physicochemical reactions, which occur at the interface between the bioactive glass and the biological environment. The characterisation methods used are transmission electron microscopy associated with energy dispersive X-rays spectroscopy (EDXS) and energy loss electron spectroscopy (EELS). We chose the Cliff and Lorimer method to quantify the elements by EDXS. To optimise the absorption corrections for the light elements, we developed an iterative process for absorption corrections using the experimental value of the local relative specimen thickness measured by EELS. Thus we determined precisely the O/Si atomic ratio in the different areas of the sample. To confirm these measurements, we used EELS to analyse the chemical environment of silicon by the study of the ELNES structures recorded on the L2,3 threshold of silicon. These two approaches allow to demonstrate the existence of many peripheral layers at the bioactive glass (A9) / biological fluid (DMEM) interface: a SiO2 rich layer, a fine temporary layer containing Si(OH)4 groups leading to bonds with calcium ions. Finally by the arrival of phosphorus groups, a calcium and phosphorus rich layer is formed. As this layer precipitates in an apatite, the fine layer containing of the Si(OH)4 groups disappears quickly by repolymerisation in SiO2.

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Informations

  • Détails : XIV-135 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. : 85 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 03REIMS016
  • Bibliothèque : Université de Reims Champagne-Ardenne. Bibliothèque universitaire. Bibliothèque Moulin de la Housse.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 03REIMS016BIS
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