Croissance cristalline de phosphates de calcium sur des substrats d'intérêt biologique : le titane et le collagène

Crystal growth of calcium phophates on substrates of biological interest : titanium and collagen

• Auteur / Autrice : Christèle Combes
• Direction : Michèle Frèche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux
• Date : Soutenance en 1996
• Etablissement(s) : Toulouse, INPT

Mots clés

Mots clés contrôlés

Croissance cristalline

Titane

Phosphates de calcium

Biotechnologie

Collagène

Résumé

Ce travail concerne l'etude, in vitro, des mecanismes physico-chimiques pouvant etre impliques dans la repousse osseuse apres l'implantation d'une prothese dans un organisme vivant. Nous avons modelise, a partir d'un systeme tres simplifie, les conditions auxquelles peut etre soumis un biomateriau dans un milieu physiologique. Deux types de substrats pulverulents ont ete etudies: le titane metallique et le collagene de type i d'origine osseuse ou dermique. Nous nous sommes interesses a la cristallisation heterogene de deux phosphates de calcium: le phosphate dicalcique dihydrate (dcpd: cahpo#4, 2 h#2o) et le phosphate octocalcique (ocp: ca#8h#2(po#4)#6, 5 h#2o) consideres comme des precurseurs de l'apatite ; constituant majeur du mineral osseux. Nous avons utilise la technique de croissance cristalline a composition constante et caracterise nos produits par spectroscopie infrarouge, diffraction des rayons x, spectroscopie d'electrons et microscopie electronique a balayage. Nous avons montre que la cristallisation du dcpd a la surface des particules de titane se produit selon le schema reactionnel suivant: hydrolyse et developpement de la couche d'oxyde a la surface du titane, chimisorption des ions phosphate et calcium et enfin croissance des cristaux de dcpd par un mecanisme de croissance en spirale. La concentration en calcium semble jouer un role determinant dans le processus de nucleation alors que la taille des grains de titane determine la vitesse de croissance du dcpd. La precipitation de l'ocp a la surface du collagene se fait selon un mecanisme de polynucleation et l'adsorption d'albumine a la surface des germes de phosphate de calcium retarde leur formation ; leur croissance est ensuite acceleree ou inhibee en fonction de la concentration en albumine. Enfin, des experiences de mineralisation de differents collagenes places dans des solutions simulant les fluides biologiques montrent que la nucleation d'apatite carbonatee, analogue au mineral osseux, semble conditionnee par l'accessibilite des especes ioniques aux sites de nucleation