Spectroscopie de réflexion diffuse en infrarouge moyen : approches expérimentales et théoriques. Application à l’étude du comportement de la surface d’une céramique phosphocalcique dans un milieu biologique.

Abstract

La première partie de c travail présente l’étude de Spectroscopie de réflexion diffuse des poudres non absorbantes, par la comparaison des observations expérimentales avec les théories existantes. La géométrie approximative du volume de diffusion a été supposée comme étant un cylindre. Ses dimensions ont été mesurées pour des poudres non absorbantes de différent indice de réfraction de (1.4 ù 3.4), et pour différents distributions granulométriques des particules. Le diamètre de l’extension latéral de ce volume est au moins deux fois plus grand que le diamètre de la surface irradiée de l’échantillon. La variation de la hauteur du cylindre, qui correspond à la profondeur de la pénétration, a un comportement similaire à celui du coefficient de la diffusion de la poudre. La comparaison entre les théories existantes de réflexion diffuse des échantillons pulvérulents, montre que les théories statistiques permettent mieux d’expliquer le comportement de la réflexion diffuse en fonction de la variation des paramètres de la particule. Néanmoins, quelques contradictions persistent encore ; ceci peut être expliqué si on tient compte du fait que la lumière diffusée latéralement peut être transmise d’une particule à une autre particule voisine par le processus de réflexion totale frustrée. La deuxième partie de ce travail consiste à étudier les réactions de synthèse, par voie humide, de quelques phosphates de calcium, tels que la brushite CaHPO4, , h2O), le phosphate tricalcique (Ca10(PO4)6(OH) 2). La Spectroscopie d’absorption en infrarouge moyen nous a permis de suivre l’évolution de ces réactions et de mettre en évidence les mécanismes chimiques mis en jeu. En effet, au début de ces trois réactions le milieu est très acide, ce qui favorise la formation d’un composé intermédiaire stable dans ces conditions de pH, qui est la brushite, Au cours de la réaction, la concentration de l’acide phosphorique diminue le pH augmente et la brushite devient instable, ainsi elle évolue vers un phosphate de calcium plus stable dans ces nouvelles conditions de pH. Ce phosphate de calcium nouvellement formé peut être soit le phosphate tricalcique ou de l’hydroxyapatite, selon le pH de la solution. Dans la derniére partie de ce travail, nous présenterons l’application de la technique de réflexion diffuse en infrarouge moyen mise en évidence de l’évolution physico-chimique de la surface d’une céramique phosphocalcique dans un milieu biologique. Cette céramique, en raison de sa structure analogue à celle de l’os, est utilisée comme matériau de substitution dans la chirurgie orthopédique. Elle est parfaitement biocompatible ostéogénératrice et présente une nature physico-chimique qui laisse supposer qu’il puisse y avoir différentes liaisons chimiques entre ce matériau et certains constituants du milieu biologique. Cette étude a été suivie in vitro (milieu physiologique et sérum du sang de la souris). Les résultats obtenus mettent en évidence une adsorption de l’eau et des protéines présentes dans le sérum (Albumine, Globuline …) à la surface de ce matériau.