Elaboration de revêtements et substituts osseux à base de verres bioactifs : Caractérisation physico-chimique, mécanique et tribologique

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre général des biomatériaux et en particulier des biocéramiques telles que les verres bioactifs. Une technique innovante appelée dépôt électrophorétique a été mise en œuvre pour élaborer des revêtements prothétiques en verre bioactif 45S5 sur l’alliage de titane Ti6Al4V. Pour ce faire, un protocole de broyage a été optimisé afin d’obtenir une poudre nanométrique nécessaire pour le dépôt électrophorétique. La poudre de verre bioactif 45S5 commercial (Bioglass®) a été utilisée comme référence. L’optimisation des paramètres expérimentaux du dépôt électrophorétique ont permis d’élaborer de nouveaux implants (alliage de titane Ti6Al4V revêtu de couches en verre bioactif 45S5 ayant différentes épaisseurs et morphologies). Par ailleurs afin d’améliorer les propriétés mécaniques de ces implants, un traitement thermique par paliers a été mis en place et utilisé. La caractérisation morphologique, chimique, structurale et mécanique des implants a été effectuée respectivement par microscopie électronique à balayage, microanalyse X, diffraction des rayons X, nanoindentation, scratch-test et tribologie. Les résultats obtenus ont démontré . que les revêtements en verre bioactif 45S5 (commercial ou sol-gel) sont constitués de l’agglomération de particules nanométriques et conservent la composition du 45S5 initial. Du point de vue mécanique, ils sont compacts, homogènes et possèdent une dureté, une adhésion au substrat Ti6Al4V élevées ainsi qu’une bonne résistance à l’usure. Leur module d’Young est très proche de celui de l’os cortical (E=20GPa) ce qui est nécessaire pour limiter la fragilisation de l’interface os/implant après implantation. Un autre aspect qui consolide l’interface os/implant est celui de la biocompatibilité. Nous avons donc réalisé une étude du comportement de nos implants en milieu de culture cellulaire. L’ensemble des résultats obtenus (bonne prolifération et viabilité des cellules osseuses) indiquent que nos implants possèdent de bonnes propriétés de biocompatibilité faisant d’eux de bons candidats pour la chirurgie orthopédique. Ce travail de thèse a été achevé par des études préliminaires pour élaborer des revêtements composites en associant la biocéramique hydroxyapatite à un biopolymère (chitosan). Pour cela nous avons utilisé l’électrodéposition qui est une technique complémentaire au dépôt électrophorétique. Nous avons ainsi obtenu des revêtements composites avec des proportions de chitosan contrôlées.