Synthèse et caractérisation des biocéramiques nanocomposites à base d’hydroxyapatite substituée en magnésium/ nanotubes de carbone multiparois

Abstract

L’enquête réalisée sur la bioactivité in vitro des céramiques en milieu SBF a permis de démontrer que l’introduction du magnésium augmente fortement la dissolution de la matrice céramique pour les poudres d’hydroxyapatite à composition élevée en magnésium. La céramique composée de 0,6 mol% en magnésium présente la plus forte bioactivité acellulaire. Quant aux résistances mécaniques en flexion à configuration 3 points sont très modestes, nécessitent une amélioration palpable par l’introduction des renforts et le passage des biocéramiques aux nanocomposites-biocéramiques. Les nanotubes de carbone multiparois oxydés et fonctionnalisés par le SDS et le Span-60 ont été utilisés pour fabriquer des composites (Mgx -HA/ MWNTs) avec des charges allant de 0.25 à 5 % en masse des NTCs. Les composites fabriqués avec des SDS-MWNTs et Span-60-MWNTs ont une meilleure dispersion des MWNTS dans la matrice de l’Mg-HA et une meilleure interaction entre la matrice Mg-HA et les MWNTs par rapport avec des matériaux composites Mg-HA/O-MWNTs. Pour optimiser la microstructure des nanocomposites Mg-HA/ MWNTs pour les études mécaniques et biologiques, le choix d’une atmosphère d’azote a abouti à des propriétés optimales de densification et de protection des NTCs sans les endommager. Il a été constaté que les nanotubes de carbone ont peu d'effet renforçant, au contraire, le comportement mécanique était principalement dû à des différences de porosité, en raison au moins en partie à la présence des NTCs. Cependant, des propriétés biologiques acellulaires ont montré que la vitesse de dissolution et l’épaisseur de la couche apatitique formée en surface, dépendent à la fois de la composition des nanocomposites, notamment de la présence d’éléments dopants comme le magnésium ainsi que la présence inhérente de l’agent de renfort tel que les nanotubes de carbone. L’association de l’Mg-HA et des nanotubes de carbone aboutit à un matériau aux propriétés biologiques intéressantes. Cette étude systématique de la production et des propriétés des biocéramiques nanocomposites Mgx -HA/MWNTs a permis une meilleure compréhension de la production et la transformation de ces matériaux et les effets de l’atmosphères de frittage sur leurs caractéristiques. De plus, elle a donné d’intéressants résultats préliminaires de leur comportement potentiel comme renfort mécanique et biologique.