Thèse soutenue

Biomatériaux hybrides : tissu de fibres de carbone / phosphates de calcium : synthèse, caractérisation et biocompatibilité

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Auteur / Autrice : Quentin Picard
Direction : Sylvie Bonnamy
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 14/12/2015
Etablissement(s) : Orléans
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interfaces, Confinement, Matériaux et Nanostructures (Orléans, Loiret ; 2015-....)
Jury : Président / Présidente : Franck Fayon
Examinateurs / Examinatrices : Sylvie Bonnamy, Franck Fayon, Christophe Drouet, Juan M.D. Tascón, Nathalie Rochet, Sergey Mikhalovky, Sandrine Delpeux-Ouldriane, Jérôme Chancolon
Rapporteurs / Rapporteuses : Christophe Drouet, Juan M.D. Tascón

Résumé

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Ce travail a consisté à élaborer un biomatériau hybride constitué d’un tissu de fibres de carbone (TFC) revêtu de phosphates de calcium (CaP) déposés par un procédé de sono-électrodéposition et à étudier l’influence des paramètres expérimentaux sur la composition chimique, la microtexture et la structure des revêtements phosphocalciques, ainsi que la biocompatibilité in vitro du biomatériau hybride. La densité de courant s’est avérée être un paramètre important. Pour de fortes densités de courant (≥ 100 mA/g), un régime d’électrolyse rapide de l’eau entraîne la formation d’un dépôt aciculaire d’hydroxyapatite déficitaire en calcium (CaD-HAP) carbonatée avec la présence éventuelle d’une phase de calcite. Pour de faibles densités de courant (≤ 50 mA/g), un régime d’électrolyse lent de l’eau entraîne la formation d’un dépôt plaquettaire de CaD-HAP carbonatée issu de l’hydrolyse in situ du phosphate octocalcique plaquettaire préalablement précipité. Pour l’ensemble des dépôts, les particules sont constituées d’un coeur de CaD-HAP carbonatée de structure ordonnée et d’une surface hydratée de CaD-HAP carbonatée de structure désordonnée qui résulte de l’existence d’une zone de sursaturation lors de la précipitation des CaP. La sono-électrodéposition se révèle être un procédé versatile capable d’orienter la synthèse des phases de CaP, avec pour une faible densité de courant appliquée l’obtention d’un dépôt biomimétique comparable à la partie minérale du tissu osseux obtenue par le processus d’ostéogénèse naturelle. Des tests de viabilité in vitro réalisés avec des ostéoblastes humains primaires ont montré que la nanoporosité et le caractère hydrophile des TFC n’impactent pas la biocompatibilité et que les paramètres tels que le précurseur des fibres, l’ensimage et/ou la forme lobée des fibres semblent favoriser l’adhésion et la prolifération des cellules.