Caractérisation Multi-Échelles de la Rugosité de Matériaux Métalliques à Usage Biomédical : Effet sur la Mouillabilité et l'Adhésion de Cellules Osseuses

Roughness Multi Scale Analysis of Metals for Biomedical Applications : Effect on Wettability and Human Bone Cell Adhesion

• Auteur / Autrice : Sylvain Giljean
• Direction : Karine Anselme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Mulhouse

Mots clés

Mots clés contrôlés

Angle de contact

Mouillage (chimie des surfaces)

Résumé

Ce travail a pour but de caractériser, à différentes échelles, par profilométrie tactile et par des méthodes de calcul rigoureuses, la topographie de biomatériaux métalliques (acier inoxydable, titane et alliage de titane) obtenue par polissage à différents grades de papier abrasif et par électroérosion. L'effet de la rugosité sur la mouillabilité. Quantifiée par gonion et l'effet de la rugosité sur le comportement de cellules osseuses humaines, quantifie iac r- analyse d'images est statistiquement déterminé par le calcul de la pertinence de 101 paramètres de rugosité à toutes les échelles allant de 0,2 µm à 5 mm. Il apparaît que la seule connaissance du paramètre de rugosité Ra calculé à une longueur d'évaluation arbitrairement choisie est insuffisante pour étudier l'effet de la rugosité. La rugosité doit être définie par des paramètres d'amplitude, de fréquence, hybrides et fractals et la longueur d'évaluation doit être adaptée à la taille de l'élément étudiée.

This work aims to characterize the topography of metallic biomaterials (stainless steel, pure titanium and titanium alloy) by using a tactile profilometer and powerful mathematical treatments. The samples topography is obtained either by grinding with different paper grades or by electroerosion. The roughness effect on wettability, evaluated by goniometry, and the roughness effect on human bone cell behaviour, determined by image analyses, is statistically evaluated by calculating the relevance of 101 roughness parameters at different scales from 0. 2 m to 5 mm. The major conclusion is that the evaluation of the rouglmess by the Ra parameter at only one scale, arbitrarily chosen, is insufficient to understand the roughness effect. Roughness must be defined by amplitude, frequency, hybrid and fractal parameters and the evaluation length must be adapted to the size of the studied element.