Elaboration et étude de ciments et céramiques phosphocalciques à usage orthopédique

Abstract

Le travail présenté concerne l’élaboration et l’étude physico-chimique fine de ciments et de céramiques à base de phosphate de calcium destinés à un usage orthopédique et dentaire. La première partie de ce travail s’intéresse à la définition et à la mise au point d’une nouvelle formulation de ciment ionique à partir de deux composants : un composant solide constitué d’un mélange de phosphate tricalcique α et de phosphate tétracalcique : un composant liquide constitué d’une solution aqueuse d’hydroxyde de calcium et d’acide phosphorique. Tout d’abord a été mis en évidence le mécanisme physico-chimique qui permet au mélange initialement pâteux de faire prise après gâchage, puis de durcir en se transformant en un solide dur et cohérent : l’hydroxyapatite phosphocalcique. Ensuite, la prise et le durcissement du ciment ont été expliqués en les reliant à la nature des phases formées et à la morphologie des cristaux. La modification de certains facteurs expérimentaux ou l’ajout d’additifs tel le chitosane, peuvent modifier fortement les propriétés physico-chimiques. La deuxième partie de ce travail concerne l’élaboration de céramiques par la voie des ciments. A partir d’un ciment ionique, mis en forme par moulage, on obtient après frittage des pièces céramiques de formes variées. L’apport d’additifs permet de préparer des céramiques denses ou poreuses. Les conditions de préparation ont été précisées. La préparation de céramiques biphasées apatite-phosphate tricalcique a également été mise au point ; deux voies ont été examinées : le frittage d’un mélange simple de ciment apatitique avec des granulés de tricalcique, et le frittage avec décomposition d’un ciment non stœchiométrique. Les matériaux possèdent des propriétés physico-chimiques différentes. Dans la perspectives d’une utilisation des céramiques en chirurgie orthopédique, une étude in vitro a été réalisée à partir d’un système simplifié qui permet de s’approcher des conditions auxquelles les biomatériaux préparés seront soumis en milieu vivant.