2020-06-01T18:21:38Z
2022-04-02T04:03:17Z
Development of a hybrid coating associating biomimetic hydroxyapatite and natural antibiotics with antibacterial properties
2019
2019-10-10
Electronic Thesis or
Dissertation
text
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electronic
Cette thèse porte sur l’élaboration de revêtements de surface hybrides composés d’hydroxyapatite biomimétique et de molécules antibactériennes naturelles, dans le but d’ajouter des propriétés antibactériennes et d’améliorer l’ostéointégration d’implants en titane (Ti6Al4V). Quatre molécules naturelles biologiquement actives (MABs) ont été étudiées : acide rosmarinique, acide chlorogénique, baicaline et baicaléine. Pour comprendre l’interaction entre ces molécules et l’hydroxyapatite, nous présentons trois études complémentaires : en solution avec l’ion calcium, avec des nanoparticules d’hydroxyapatite et avec un revêtement de surface d’hydroxyapatite biomimétique sur alliage de titane. En solution, le pH influence la complexation entre les MABs et le calcium. Les MABs inhibent la formation de l’hydroxyapatite lorsqu’elles sont incorporées pendant sa synthèse, sous forme de nanoparticules ou de revêtements. Elles peuvent cependant être efficacement adsorbées à la surface de particules ou de revêtements pré-synthétisés. Enfin, nous présentons les propriétés biologiques des nanoparticules et de revêtements avec la baicaléine adsorbée. Les nanoparticules hybrides sont de potentiels agents antioxydants, mais n’ont pas d’activité antibactérienne. Les revêtements de surface hybrides sont quant à eux efficaces pour limiter la croissance bactérienne de Staphylococcus epidermidis CIP 105.777. L’originalité de ce travail repose sur l’utilisation de molécules antibactériennes naturelles, mais nous soulignons la difficulté de les utiliser de par leur faible solubilité et stabilité à pH physiologique, ce qui devra être considéré pour une utilisation dans des applications biomédicales.
This thesis aims to develop a hybrid coating based on biomimetic hydroxyapatite and natural antibacterial molecules, with the goal to add antibacterial properties and enhance the osseointegration of titanium (Ti6Al4V) implants. Four natural biologically active molecules (BAMs) were tested, rosmarinic acid, chlorogenic acid, baicalin and baicalein. To understand the interaction between those molecules and hydroxyapatite, we present here three complementary studies: in solution with calcium ion, with hydroxyapatite nanoparticles and with biomimetic hydroxyapatite coatings on titanium alloy. The complexation between BAMs and calcium ion in solution is highly pH-dependent. When incorporated within hydroxyapatite nanoparticles or coatings during synthesis, BAMs inhibit the formation of the mineral phase. On the contrary, they can be efficiently adsorbed on pre-synthesized particles. Finally, we present the biological properties of hydroxyapatite nanoparticles and coatings with adsorbed baicalein. Hybrid nanoparticles are potent antioxidant agents, but they do not exhibit any antibacterial activity, whereas hybrid coatings have a significant effect on the bacterial growth of Staphylococcus epidermidis CIP 105.777. This work originality stands on the use of natural antibacterial molecules, but we highlight the difficulty to handle them, due to their poor solubility and stability in physiological pH, which should be considered for further use in biomedical applications.
Revêtement d'hydroxyapatite
Antibactériens
Implants ostéo-intégrés (odontostomatologie)
Phosphates de calcium
Hydroxyapatite
Revêtement de surface biomimétique
Molécules naturelles
Antibactérien
Antioxydant
Implant en titane
Hydroxyapatite
Biomimetic coating
Natural molecules
Antibacterial
Antioxidant
Titanium implant
530
Palierse, Estelle
Coradin, Thibaud
Jolivalt, Claude
Sorbonne université
École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Chimie de la matière condensée de Paris (1997-....)
Laboratoire de réactivité de surface (Paris ; 1985-....)
http://www.theses.fr/2019SORUS316/document