Elaboration des biomatériaux apatitiques nanostructurés en milieux polyols : caractérisations physico-chimiques et études mécaniques après compaction par spark plasma sintering

Development of nanostructured apatite materials polyols environments : characterizations physicochemical and mechanical studies after spark plasma sintering compaction

• Auteur / Autrice : Abderrahmen Mechay
• Direction : Noureddine Jouini, Hafed El Feki
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie biomateriaux
• Date : Soutenance le 12/09/2014
• Etablissement(s) : Paris 13 en cotutelle avec Université de Sfax (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire des Propriétés Mécaniques et Thermodynamiques des Matériaux (....-2010)
• Jury : Président / Présidente : Abdelhamid Ben Salah
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Guy Dirras
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Drouet, Khitouni Mohamed

Mots clés

Mots clés contrôlés

Spark plasma sintering (métallurgie)

Substituts osseux

Biomatériaux

Matériaux céramiques

Hydroxyapatite

Mots clés libres

Biomatériaux apatitiques

Apatite biomaterials

Résumé

L’hydroxyapatite est un biomatériau bioactif largement utilisé pour la réparation et la reconstruction des défauts osseux, cependant, son efficacité est souvent limitée par sa faible densité. Le présent travail constitue une nouvelle contribution à l’étude des biocéramiques compacts nanostructurés qui sont considérés comme étant des matériaux facilement implantables au niveau osseux et dentaire. Des nanoparticules anisotropes d’hydroxyapatites ont été synthétisées par hydrolyse forcée en milieu polyol, en vue d’améliorer les caractéristiques mécaniques des biocéramiques apatitiques. Les nanopoudres obtenues ont été consolidées par le processus non-conventionnel tel que le frittage flash (spark plasma sintering, SPS) aboutissant à des massifs d’hydroxyapatites nanostructurés 3D. Ces derniers ont montré des performances morphologiques similaires à celles utilisés dans l’industrie, d’autre part, elles ont montré des performances mécaniques améliorées avec une dureté allant jusqu’à 9 GPa.

Hydroxyapatite is a biomaterial bioactive largely used for the reparation and the reconstruction of the bone and dental defects. However, the performance of the hydroxyapatite is limited by its low density. The present work forms a new contribution in the study of compact nanostructured biomaterials. These later are considered as facile implantable materials to bones ant dents. Anisotropic nanoparticle hydroxyapatites were synthesized by forced hydrolysis in a polyol medium in order to ameliorate the mechanic characteristics of bioceramic hydroxyapatites. The obtained nanopowders were consolidated by the nonconventional process spark plasma sintering (SPS) resulting to 3D nanostructure massive hydroxyapatites. The morphological performances were found to be similar to that which used in industries. On the other hand, the elaborated massive nanostructures have shown an ameliorated mechanical performance with 9 GPa hardness.