Note publique d'information : La préparation de céramiques phosphocalciques dopées au silicium (Si) a été étudiée
sur la base de la formule hypothétique Ca3‑x(PO4)2‑2x(SiO4)x du phosphate tricalcique
partiellement substitué par des groupements silicates. Des poudres d’apatite déficitaire
en calcium ont été synthétisées en présence de Si par précipitation en milieu aqueux
à pH 7 et 30°C. L’augmentation de la teneur en Si accroît la vitesse de réaction de
précipitation de l’apatite. Le temps de maturation requis pour obtenir, après calcination
des précipités, une poudre constituée d’une phase cristalline unique de phosphate
tricalcique beta (β-TCP) diminue avec cette teneur. Des matériaux denses ont été obtenus
après frittage naturel à 1100°C pendant 2 h. Le silicium n’est que partiellement incorporé
dans la structure du β-TCP, l’excédent se retrouve dans des grains de silice amorphe
qui ralentissent le processus de densification. In vitro, des tests d’immersion en
solutions salines ont révélé que la présence de Si permettait d’augmenter la bioactivité
des céramiques. La biocompatibilité des matériaux a été démontrée par la prolifération
des cellules MC3T3-E1 et la différenciation des cellules souches ST-2 a lieu. Le processus
de minéralisation osseuse, étudié à l’aide des cellules SaOs-2, est observé sur tous
les matériaux et est amélioré en présence de silicium. Dans l’optique d’une fonctionnalisation
de surface par des biomolécules, un protocole préliminaire de greffage d’une quantité
contrôlée d’organo-alkoxysilane sur la surface d’hydroxyapatite silicatée a été mis
en place. Différents facteurs influents dont le pH du milieu réactionnel et la charge
de surface des poudres ont ainsi été révélés.
Note publique d'information : The preparation of silicon doped calcium phosphate ceramics was studied on the basis
of the hypothetical formula Ca3‑x(PO4)2‑2x(SiO4)x of tricalcium phosphate partially
substituted by silicate groups. Calcium deficient apatite powders have been synthesised
in the presence of silicon by a wet precipitation method at pH 7 and 30°C. The increase
of silicon content increased the reaction rate of apatite precipitation. The maturation
time required to obtain, after calcination of the precipitate, a powder consisting
of a beta tricalcium phosphate (β-TCP) as unique crystalline phase decreased with
this content. Dense materials were obtained after natural sintering at 1100°C for
2 h. Silicon was only partially incorporated in the crystal structure of β‑TCP, the
remaining silicon was in the form of grains of amorphous silica that slow down the
densification process. In vitro, immersion tests in saline solutions showed that the
bioactivity of the ceramics was improved by silicon. The materials were biocompatible
through the MC3T3-E1 culture and the differentiation of ST-2 stem cells occurred well.
The bone mineralisation process, evaluated through SaOs-2 cells culture, was observed
on all materials and increased in the presence of silicon. For further surface functionalisation
with biomolecules, a preliminary study of grafting a controlled amount of organo-alkoxysilane
on silicated hydroxyapatite surface was proposed. Different influencing factors including
the pH of the system and the charge of the powders surface were highlighted.
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