Développement de bioverres poreux pour application à l'orthopédie et à l'ingénierie tissulaire

par Leila Lefebvre

Thèse de doctorat en Génie des Matériaux

Sous la direction de Jérôme Chevalier et de Didier Bernache-Assollant.

Soutenue en 2007

à Lyon, INSA , en partenariat avec MATEIS - Matériaux : Ingénierie et Science (laboratoire) .


  • Résumé

    Ce travail porte sur le développement de substituts osseux macroporeux à base de verre biactif (45S5, développé initialement par L. Hench). Ce verre est obtenu par fusion de poudre inorganique et trempe. Sa haute teneur en sodium et calcium ainsi que la présence de phosphore lui confère une bioactivité (capacité à accélérer la genèse osseuse) élevée, mise en évidence par la précipitation d’Hydroxyapatite carbonatée (HAC) à la surface. Le procédé d’élaboration de blocs poreux nécessite une étape de consolidation, frittage, mettant en jeu des températures allant jusqu’à 1000°C. Dans cet intervalle de température, le bioverre 45S5 subit différentes ransformations structurales qui peuvent influencer ce processus ainsi que ses propriétés biologiques. L’étude de ces transformations conduit à une meilleure connaissance du comportement thermique du bioverre 45S5 et apporte la possibilité d’un contrôle de la cristallisation par la mise en place de courbes Température-Temps-Transformation. Après identification précise des ces transformations, leur influence sur le frittage est mise en évidence, notamment par modélisation. Afin de connaître l’influence des transformations sur la bioactivité du verre, des cinétiques de formation d’HAC ont été mesurées. Des blocs macroporeux homogène et de porosité interconnectée sont alors obtenus par freeze casting et par imprégnation de mousse. Ces blocs sont ensuite testés in vitro par l’intermédiaire de cultures cellulaire.

  • Titre traduit

    Development of porous bioactive glasses for orthopaedic and tissue engineering applications


  • Résumé

    The subject of this study is the developement of bioactive glass (45S5, initially developped by LL. Hench) macroporous bone substitutes. This glass is synthetised by the melting of inorganic powders and quenching. Its hight sodium, calcium and phosphorous content gives him high bioactivity (ability to accelerate bone genesis), evidenced by the precipitation at the material surface of a carbonated hydroxyapatite (HCA). The processing of porous blocks necessitates a sintering step involving temperatures up to 1000°C. In this temperature span, the 45S5 bioactive glass undergoes several structural transformations which could affect the process mechanical and biological properties. The study of these transformations leads to a better understanding of 45S5 thermal behavior and brings the possibility of a control of crystallisation by setting up Temperature-Time-Transformation curves. After the precise identification of transformations, their influence on the material sintering behavior is highlighted using modeling. In order to understand the influence of these transformations on the glass bioactivity, HCA formation kinetics were measured. Homogeneous blocks with interconnected porosity were then obtained by freeze casting and polymer sponge replication techniques. These blocks were finally tested in vitro via cell cultures.

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Informations

  • Détails : 1 volume (181 pages)
  • Annexes : Bibliographie en fin de chapitres et pages 176-177

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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : CIS
  • Bibliothèque : Institut national des sciences appliquées (Villeurbanne, Rhône). Service Commun de la Documentation Doc'INSA.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C.83(3270)
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