Caracterisations physico-chimique et structurale des etats de surface de biomateriaux traites par implantation ionique : cas de l'acier 316l et du polyethylene basse densite

Structural and physico-chemical characterizations of biomaterial surface states treated by ionic implantation: 316l stainless steel and low density polyethylene

• Auteur / Autrice : XAVIER DE BUCHERE DE L'EPINOIS
• Direction : René Erre
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1995
• Etablissement(s) : Orléans

Résumé

L'objectif de ce programme brite consistait a ameliorer la biocompatibilite et a accroitre la durabilite de materiaux (acier inoxydable 316l, et polyethylene) par l'utilisation de l'implantation ionique. Dans le cas de l'acier, plusieurs implantations multiples d'elements (palladium, molybdene, titane, silicium associes ou pas avec du carbone ou de l'azote) ont ete realisees dans le but d'ameliorer la resistance a la corrosion en milieu chlorure et acidifie. Un modele en couche de toute la zone modifiee, etabli par abrasion ionique associee a l'analyse xps, a permis de detailler qualitativement et quantitativement la nouvelle composition de surface. Les modifications structurales ont pu etre caracterisees par diffraction de rayons x en incidence rasante. Une amorphisation partielle de la matrice austenitique est observee dans le cas de l'implantation de molybdene et de titane. L'association supplementaire de carbone induit une transformation martensitique importante qui est la signature d'un etat de contrainte eleve. Plusieurs hypotheses ont ete avancees pour expliquer cette evolution structurale. L'etude du comportement electrochimique de ces surfaces a permis de mettre en evidence le role benefique de l'association silicium et azote. Ce bon resultat, attribue a la presence d'especes oxydantes dans l'un des implanteurs utilises (moyen flux) et a la concentration importante des especes passivantes en extreme surface, n'a cependant pas pu etre reproduit. La dechromisation observee apres implantation de molybdene est rendue responsable des mauvais resultats obtenus en corrosion localisee, et les implantations de titane n'ont pas induit de modification satisfaisante. Il s'avere capital de controler precisement tous les parametres pour esperer obtenir de maniere parfaitement reproductible la qualite de surface recherchee et envisager ainsi une application industrielle. En ce qui concerne le polyethylene, une caracterisation de surface par spectroscopie de photoelectrons associee a l'utilisation de reactions d'identification fonctionnelle a montre la presence d'amines primaires en extreme surface apres implantation d'azote. Un greffage de molecules simples a pu etre reussi et les essais avec d'autres molecules sont encourageant mais doivent etre approfondis (chainons hydrophiles, molecules biologiques plus complexes: heparine, plasmine etc. )