Élaboration par voie sol-gel et caractérisation physico-chimique et biologique de bioverres purs et dopés : Expérimentation in vitro de leur bioactivité pour des applications en orthopédie.

Abstract

Au cours de la dernière décennie, les implants bioactifs ont été très utilisés pour le remplacement de tissu osseux. Ils peuvent former un lien interfacial avec le tissu osseux en formant une couche d’HA biologiquement active et qui a des propriétés mécaniques identiques ou supérieures à celles de l’os. Notre travail a été consacré à l’élaboration et l’étude de plusieurs verres bioactifs dans des systèmes de composition binaire SiO2–CaO, ternaire [SiO2–CaO–P2O5, SiO2–CaO–Na2O, SiO2–CaO–BaO, et SiO2–CaO–Ag2O] et quaternaire [SiO2–CaO–P2O5-Na2O, SiO2–CaO–P2O5-MgO, SiO2–CaO–P2O5-BaO, et SiO2–CaO–P2O5-Ag2O]. L’utilisation du procédé sol-gel comme voie de synthèse des verres bioactifs s’est révélée avantageuse, car permettant l’élaboration de matériaux nanoporeux, de grande pureté et homogénéité. Ces biomatériaux préparés ont été caractérisés par la spectroscopie d’émission au plasma (ICP-AES), la diffraction des rayons X, la microscopie électronique à balayage (MEB-EDS), la spectroscopie infrarouge (IR) et l’analyse thermogravimétrique et différentielle (ATD-ATG). D’autres analyses physiques et biologiques ont été réalisées telles que l’activité antimicrobienne des verres dopés par l’argent, l’étude de la porosité, de la résistance mécanique et l’angle de contact. La bioactivité in vitro des verres au contact du milieu biologique (SBF), se manifeste par la formation d’une couche riche en Ca et P sur une profondeur de quelques microns à leur surface. Les résultats obtenus montrent que : 1- Les verres binaires sont les plus prompts à réagir en ce qui concerne la dissolution de la matrice vitreuse et l’apparition de la couche riche en calcium et en phosphore. 2- Les verres dans les systèmes ternaires sont tous bioactifs mais le verre contenant l’argent à une valeur ajoutée car il a une activité antimicrobienne accrue. 3- L’ajout du sodium à la composition des verres améliore leur résistance à la compression et leur hydrophobicité. 4- La bioactivité grandement améliorée pour les verres dopés en baryum en milieu vivant est due aux effets bénéfiques de cet élément sur l’activité cellulaire et sur le cycle de remodelage osseux.

Les résultats de ce travail confirment d’ailleurs que le verre ternaire contenant de l’argent est le plus actif (1h) des verres ternaires, et le verre dopé en baryum (4h) est le plus bioactif des verres quaternaires en stimulant la formation de l’apatite carbonatée à leurs surfaces dans un délai relativement court (1 et 4 heures).