Élaboration de biomatériaux verres-substances actives (zolédronate-chitosane) : caractérisations physico-chimiques : expérimentations ''in vitro''

Elaboration of biomaterials glasses-active substances (zoledronate-chitosane) : physico-chemical characterizations : ''in vitro'' experiments

• Auteur / Autrice : Xuan Vuong Bui
• Direction : Hassane Oudadesse
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière (Rennes1996-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Odile Merdrignac

Mots clés

Mots clés contrôlés

Chitosane

Biomolécules actives

Réactivité (chimie)

Bioverres

Résumé

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.

This work focuses on elaboration, physico-chemical studies and biological evaluation of pure bioactive glass 46S6 and bioactive glass associated with the bioactive molecules (chitosan and zoledronate). In vitro assays without cells were carried in the physiological fluid (SBF). A set of characterization techniques such as XRD, FTIR, SEM, BET, solid-state NMR and ICP-OES was used. Results show the high impact of the presence of the used active molecules to the chemical reactivity and the bioactivity of the bioactive glass. A structural study by solid-state NMR highlights the emergence of two new components in silicon QSi3(OH) and QSi4, characteristic of the dissolution of the glassy network and two new components in phosphate ACP and HCA, characteristic of an amorphous calcium phosphate and a hydroxylcarbonated apatite layer, when tested ‘‘in vitro’’. The NMR technique also confirms with the precise assay the formation of ACP phase in the chemical composition of the synthetic composites. The mechanical properties of massif glass, hardness and breaking compression, were evaluated. The obtained results confirmed that the hardness of glassy surface is very sensitive to the effect of the SBF liquid. After the first day of immersion, the hardness falls significantly. After 30 days of immersion, the hardness is close to that of dentin. On the other hand, the breaking compression increases gradually with the time of immersion in the SBF. In vitro experiments with cells were performed on the glass, the chitosan and the glass associated with 17 wt% of chitosan. The obtained results confirm the non-toxicity, proliferation and the positive effect of chitosan on the cells viability.