Recherche des modifications de caractéristiques dans des biomatériaux en verre bioactif par des méthodes nucléaires et physico-chimiques PDF Download
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Author: Yves Barbotteau
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 172
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Book Description
Les biomatériaux à usage orthopédique posent le problème de leur devenir dans l'organisme. Lorsqu'ils sont métalliques, ils posent le problème du relargage de métaux dans les tissus voisins. L'alliage de titane Ti6AI4V est utilisé pour ses bonnes propriétés mécaniques et pour sa résistance à la corrosion. L'usage d'un revêtement permet d'améliorer encore ses performances. J'ai étudié deux revêtements en verre référencés BVA et BVH. La caractérisation in vivo et in vitro a été menée grâce à plusieurs techniques complémentaires d'analyse : microscopies électroniques et méthodes nucléaires (PIXE...). Le verre BVA s'est révélé être bioactif. Il se transforme en un gel de silicium avec incorporation de protéines et d'oligo-éléments (Zn et Sr), et ce, dès 3 mois après implantation. Ce gel disparaît peu à peu et est remplacé par un os néoformé. Cet os a été analysé comme mature après un an d'implantation ; il assure une meilleure ostéointégration de l'implant. Quant au verre BVH, il est bioinerte. Sa composition est constante au cours du temps. Cependant, la formation d'une interface de 2 μm d'épaisseur, induite par le processus de dépôt du revêtement, fragilise les liaisons inter-granulaires. Cela se traduit par la fragmentation du revêtement et la migration de grains de verre à travers le réseau lacunaire de l'os environnant. Les deux verres sont une barrière efficace contre la corrosion de l'alliage, tant qu'ils restent en place. J'ai proposé les bases d'une nouvelle méthodologie d'analyse : la combinaison de la cartographie PIXE et de l'histopathologie. Le principal intérêt est de corréler une éventuelle réponse tissulaire à la présence de certains éléments atomiques. J'ai introduit pour la première fois la théorie de la percolation pour essayer de modéliser la résorption de biomatériaux poreux tel que le corail et les hydroxyapatites. Les premières simulations sont très prometteuses et rendent bien compte de plusieurs résultats expérimentaux observés
Author: Yves Barbotteau
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Languages : fr
Pages : 172
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Book Description
Les biomatériaux à usage orthopédique posent le problème de leur devenir dans l'organisme. Lorsqu'ils sont métalliques, ils posent le problème du relargage de métaux dans les tissus voisins. L'alliage de titane Ti6AI4V est utilisé pour ses bonnes propriétés mécaniques et pour sa résistance à la corrosion. L'usage d'un revêtement permet d'améliorer encore ses performances. J'ai étudié deux revêtements en verre référencés BVA et BVH. La caractérisation in vivo et in vitro a été menée grâce à plusieurs techniques complémentaires d'analyse : microscopies électroniques et méthodes nucléaires (PIXE...). Le verre BVA s'est révélé être bioactif. Il se transforme en un gel de silicium avec incorporation de protéines et d'oligo-éléments (Zn et Sr), et ce, dès 3 mois après implantation. Ce gel disparaît peu à peu et est remplacé par un os néoformé. Cet os a été analysé comme mature après un an d'implantation ; il assure une meilleure ostéointégration de l'implant. Quant au verre BVH, il est bioinerte. Sa composition est constante au cours du temps. Cependant, la formation d'une interface de 2 μm d'épaisseur, induite par le processus de dépôt du revêtement, fragilise les liaisons inter-granulaires. Cela se traduit par la fragmentation du revêtement et la migration de grains de verre à travers le réseau lacunaire de l'os environnant. Les deux verres sont une barrière efficace contre la corrosion de l'alliage, tant qu'ils restent en place. J'ai proposé les bases d'une nouvelle méthodologie d'analyse : la combinaison de la cartographie PIXE et de l'histopathologie. Le principal intérêt est de corréler une éventuelle réponse tissulaire à la présence de certains éléments atomiques. J'ai introduit pour la première fois la théorie de la percolation pour essayer de modéliser la résorption de biomatériaux poreux tel que le corail et les hydroxyapatites. Les premières simulations sont très prometteuses et rendent bien compte de plusieurs résultats expérimentaux observés
Author: Élodie Dietrich
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 289
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Book Description
Ce travail concerne l'élaboration, l?étude physico-chimique et l?évaluation biologique de verres bioactifs purs et dopés, sous forme massive ou poreuse. Trois éléments dopants ont été introduits dans la matrice vitreuse. Les différents verres synthétisés par fusion à haute température présentent une structure amorphe et homogène. Leur réactivité chimique a été évaluée lors de tests in vitro en l?absence puis en présence de cellules. La bioactivité des verres est avérée par la formation d?une couche d?hydroxyapatite à leur surface et l?introduction d?éléments dopants influe fortement leur réactivité chimique. La non-cytotoxicité des verres et une bonne prolifération cellulaire a également été mise en évidence. Une étude structurale originale sur la bioactivité des verres par RMN du Solide a montré des modifications importantes du réseau vitreux lors des tests in vitro. Par ailleurs, deux phosphosilicates présentant une porosité macro et micrométrique ont été synthétisés par réaction entre un nitrure et les oxydes du verre. Cette porosité a été créée après une mise au point des différents paramètres thermiques nécessaires à ce phénomène.
Author: Francesco Baino
Publisher: John Wiley & Sons
ISBN: 111972466X
Category : Technology & Engineering
Languages : en
Pages : 904
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Book Description
Bioactive Glasses and Glass-Ceramics Fundamentals and Applications A Comprehensive and Critical Overview of Bioactive Glasses and Glass-Ceramics Bioactive glasses and glass-ceramics are a versatile class of biocompatible materials that have an astonishing impact in biomedicine. Bioactive Glasses and Glass-Ceramics: Fundamentals and Applications presents topics on the functional properties, processing, and applications of bioactive glasses and glass-ceramics. The primary use of bioactive glasses and glass-ceramics is to repair bone and dental defects; however, their full potential is yet to be fulfilled. Many of today’s achievements in regenerative medicine and soft tissue healing were unthinkable when research began. As a result, the research involving bioactive glasses and glass-ceramics is highly stimulating and continuously progresses across many different disciplines including chemistry, materials science, bioengineering, biology, and medicine. Topics relating to these disciplines and covered within the work include: Fundamentals on bioactive glasses and glass-ceramics, bioactive glasses in today’s market, and improvements and challenges for the future Scalability and other issues when taking bioactive glass from lab to industry/commercialization applications, plus clinical challenges Trending topics such as bioactive glass porous scaffolds, additive manufacturing of bioactive glasses, and nano-engineering of bioactive glasses The various bioactive glass compositions which have been developed as medical products in an expanding range of forms and applications Bioactive Glasses and Glass-Ceramics: Fundamentals and Applications serves as a comprehensive and complete reference work on bioactive glasses and glass-ceramics for research and development (R&D) materials scientists, surgeons, and physicians, and leadership at glass and medical companies. Students and professors in fields of study pertaining to the aforementioned disciplines will also derive value from the work.
Author: Xuan Vuong Bui
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 260
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Book Description
Ce travail concerne l’élaboration, l’étude physico-chimique et l’évaluation biologique de verre bioactif pur et associé aux molécules bioactives (zolédronate et chitosane). Les expérimentations ‘‘in vitro’’ en l’absence de cellules, ont été effectuées dans un liquide physiologique (SBF). Les techniques de caractérisations, telles que la DRX, le FTIR, le MEB, la BET, la RMN du solide et l’ICP-OES ont été utilisées. Les résultats obtenus ont mis en évidence l’effet des molécules introduites sur la réactivité chimique et la bioactivité du verre. Une étude structurale par RMN a mis en évidence l’émergence de deux nouvelles composantes en silicium QSi3(OH) et QSi4, caractéristiques de la dissolution du réseau vitreux et de deux nouvelles composantes en phosphate PCA et HAC, caractéristiques d’un phosphate de calcium amorphe et d’une couche d’hydroxyapatite carbonatée après tests ‘‘in vitro’’. La technique RMN a aussi confirmé la formation de la phase PCA dans des composites initiaux. Les propriétés mécaniques du verre massif (dureté et compression à la rupture) ont été évaluées. Les résultats ont montré que la dureté est très sensible à l’effet du SBF. Dès le premier jour d’immersion, la dureté a chuté de manière importante. Après 30 jours, elle est proche de celle de la dentine. Par contre, la compression à la rupture a augmenté progressivement en fonction du temps d’immersion. Les expérimentations ‘‘in vitro’’ en présence de cellules ont été réalisées sur le verre, le chitosane et le verre associé à 17% en masse du chitosane. Les résultats obtenus ont révélé une non-cytotoxicité, une bonne viabilité cellulaire et l’effet positif du chitosane sur la viabilité des cellules.
Author: Aldo R. Boccaccini
Publisher: Royal Society of Chemistry
ISBN: 1782629769
Category : Health & Fitness
Languages : en
Pages : 550
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The field of bioactive glasses has been expanding continuously over recent years. This book aims to give the material's scientist an up-to-date reference and guide for education, studies and research.
Author: Mohamed Mami
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 151
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Book Description
Dans le domaine de la chirurgie osseuse, l'utilisation des biomatériaux d'origine naturelle présente depuis quelques temps des risques de contaminations par des virus. Ce phénomène a conduit les physico-chimistes, les chirurgiens et les industriels à développer des matériaux synthétiques. Le but de ce travail de thèse est de contribuer au développpement des verres bioactifs en tant que matériaux en site osseux. Il a porté en particulier sur la synthèse des verres par deux méthodes : la méthode de fusion et le procédé sol-gel. Ces matériaux ont fait l'objet d'études in vitro en absence puis en présence des cellules afin d'évaluer leur potentiel de bioactivité, de réactivité chimique et de biocompatibilité. Les études structurales et morphologiques pour l'étude de la cinétique de formation d'une couche d'hydroxyapatite (Ca10(PO4)6(OH)2) à la surface des différentes compositions synthétisées ont été mis en évidence par différentes techniques de caractérisation telles que la DRX, le FTIR, le MEB et l'EDX. Les résultats obtenus montrent la formation de deux nouvelles phases cristallisées à la surface du verre synthétisé par voie sol-gel : l'hydroxyapatite et la calcite. Quant aux verres élaborés par fusion, les techniques d'analyse ont mis en évidence un caractère bioactif pour les compositions E1, E2, E3 et E4 et un caractère biorésorbable pour la composition E5. Du point de vue de la biocompatibilité, des tests de cyotoxicité ont révélé une absence de réactions toxiques en présence des cellules ostéoblastiques hFob in vitro.
Author: Vincent Banchet
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 270
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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
Author: Amina Gharbi
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 319
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Book Description
Ce travail de thèse porte sur le développement des nouveaux verres bioactifs de comblement osseux. Ils sont élaborés par fusion dans le système quaternaire : SiO2-CaO-Na2O-P2O5. Deux éléments chimiques (bore et fluor), ont été incorporés au sein du réseau vitreux. L'effet de la quantité des éléments ajoutés dans le verre, sur le comportement physico-chimique, mécanique et physiologique a été mené par plusieurs techniques originales. L'intégration du bore ou du fluor au sein de la matrice vitreuse, influe sur les caractéristiques thermiques des verres synthétisés. Les performances mécaniques en termes de résistance mécanique, module de Young, module de cisaillement, rigidité et dureté ont été développé par l'incorporation du fluor dans la structure vitreuse. L'effet inverse a été manifesté pour les verres à base du bore. Des essais ''in vitro'' ont prouvé que la présence du bore accélère la dissolution de la matrice vitreuse, la cinétique et la cristallisation de la couche d'hydroxyapatite. Tandis que l'ajout du fluor retarde ces phénomènes physiologiques.
Author: Jérémy Soulié
Publisher:
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Category :
Languages : fr
Pages : 0
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Book Description
Lorsque les verres bioactifs entrent en contact avec des tissus vivants, une série de réactions physico-chimiques (dissolution, précipitation...) ont lieu à l'interface matériau / os, et conduisent à la formation d'une couche phosphocalcique, dont la composition est proche de la phase minérale de l'os (hydroxyapatite). La couche d'apatite sert de site de minéralisation pour les cellules osseuses, ce qui permet in fine un lien intime entre le verre bioactif et les tissus osseux. Ce lien est caractéristique de la bioactivité, qui peut être modulée via plusieurs paramètres du verre comme la composition en éléments majeurs et traces ou les propriétés texturales (surface spécifique, porosité).Dans ce contexte, nous avons élaboré des verres bioactifs dans des systèmes binaires (SiO2-CaO) et ternaires (SiO2-CaO-P2O5). Ces verres ont été dopés en ions zinc et magnésium via la voie sol-gel. Grâce à l'emploi de tensioactifs, nous avons obtenu des verres mésostructurés. Enfin, en utilisant des méthodes dites « d'opale inverse », des verres à macroporosité organisée ont été synthétisés. L'influence de ces paramètres sur la réactivité des verres au contact d'un milieu biologique (DMEM) a principalement été étudiée par des techniques utilisant des microfaisceaux d'ions. L'émission X induite par particules chargées (PIXE) combinée à la spectrométrie de rétrodiffusion Rutherford (RBS) a en effet démontré des effets évidents sur la cinétique, l'amplitude et la distribution spatiale des réactions physico-chimiques.
Author: Éric Wers
Publisher:
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Languages : fr
Pages : 311
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Book Description
Ce travail de thèse concerne les verres bioactifs purs et dopés pour des applications en tant que biomatériaux en site osseux. Ils sont synthétisés par fusion dans le système SiO2-CaO-Na2O-P2O5. Quatre éléments métalliques (Zn, Ti, Cu et Ag), présentant des caractéristiques chimiques et physiologiques intéressantes, ont été introduits dans la matrice vitreuse. Leur réactivité chimique et leur cytotoxicité ont été évalués lors de tests in vitro. L'introduction de ces éléments métalliques influe sur les caractéristiques thermiques des verres ainsi que sur la dissolution de la matrice vitreuse, la cinétique et la cristallisation de la couche d'hydroxyapatite. Une bonne prolifération cellulaire a été mise en évidence. En parallèle, une méthode de synthèse d'une vitrocéramique, présentant une microporosité, a été développée par réaction entre TiN et ZnO. Des essais in vitro ont montré un caractère bioactif après 60 jours d'immersion et une absence de cytotoxicité. Ce biomatériau a ensuite été implanté au niveau de la diaphyse fémorale de lapins. Différentes études structurales ont montré la résorption progressive du biomatériau jusqu'à 6 mois d'implantation. Des scaffolds chitosan / verre bioactif ont également été synthétisés et obtenus par lyophilisation. Ils ont été étudiés lors d'essais in vitro. Ils ont servi de support pour la vectorisation de gentamicine. Les résultats obtenus montrent que les teneurs en chitosan et en verre bioactif ont une influence sur la cristallisation de l'hydroxyapatite et le relargage du médicament. Les modèles mathématiques établis montrent que le temps de relaxation des scaffolds dépend de la concentration de départ en gentamicine.
