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Mise en forme d'apatites nanocristallines : céramiques et ciments

Banu, Mihai (2005) Mise en forme d'apatites nanocristallines : céramiques et ciments. (Shaping of apatite nanocrystals : ceramics and cements.)

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Abstract

Les céramiques et les ciments phosphocalciques sont des biomatériaux de plus en plus utilisés en chirurgie osseuse. Ce mémoire traite d'une part, de la mise en forme de ces céramiques par des procédés à basse température et d'autre part, de la conversion du phosphate amorphe en phosphate apatitique. Il comporte trois parties. La première partie est une description des principales caractéristiques physico-chimiques des phosphates de calcium et de certains produits industriels dérivés tels que les céramiques et les ciments phosphocalciques. La deuxième partie est consacrée à la préparation de céramiques à base d'apatite nanocristallines non-stoechiométriques. Différentes voies sont explorées; notamment la compaction simple et le frittage naturel à différentes températures, et une nouvelle méthode est proposée : la compression uni-axiale à basse température. Cette méthode conduit à des céramiques massives formées d'apatite nanocristalline douées de bonnes propriétés mécaniques en compression. Les modifications chimiques de la surface des nanocristaux peuvent altérer les conditions de frittage et les propriétés des céramiques obtenues. La troisième partie porte sur l'influence de plusieurs facteurs sur la transformation du phosphate amorphe en apatite. Cette réaction est à la base de la prise de ciments phosphocalciques commercialisés par la société ETEX. Parmi les différents facteurs étudiés (rapport solide/solution, préchauffage, présence d'inhibiteurs de croissance cristalline, force ionique de la phase aqueuse) seul le rapport solide/solution ne semble pas avoir d'influence notable. ABSTRACT : Calcium phosphate ceramics and cements are increasingly used in bone surgery. This manuscript reports firstly shaping of nanocrystalline Ca-P using low temperature processes and secondly the setting process of a mineral cement based on amorphous calcium phosphate. After a general presentation of the main physicochemical properties of the calcium phosphates and of current ceramics and cements, different preparations of nanocrystalline apatites in aqueous media are described and trials of ceramisation have been carried out : mainly simple compaction and natural sintering at different temperatures and very low temperature uniaxial compression. This last method was found to preserve the nanocrystalline character of the Ca-P apatite and to produce ceramics with a high compressive strength. Optimal sintering conditions and the properties of the resulting ceramics were shown to be affected by the chemical modifications of the nanocrystal surface. Several factors affecting the setting of amorphous calcium phosphate – based cements commercialized by ETEX Corporation have also been investigated. The conversion of the amorphous phase into apatite has been shown to be responsible for the setting of phosphocalcium cements. Among the different factors studied (solid/solution ratio, preheating, presence of crystal growth inhibitors, ionic strength of the aqueous phase) only the solid/solution ratio seems to have no noteworthy influence.

Department:Centre Interuniversitaire de Recherche et d'Ingénierie des Matériaux - CIRIMAT (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Rey, Christian
Uncontrolled Keywords:Phosphates de Calcium - Apatites mal cristallisées - Céramiques Massives - Phosphate de Calcium Amorphe - Hydrolyse. KEYWORDS : Calcium Phosphates - Poorly Crystallized Apatites - Bulk Ceramic - Amorphous Calcium Phosphate - Hydrolysis.
Subjects:Materials science
Deposited On:30 November 2006

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