Synthèse et caractérisation chimique d’un biocéramique à usage médicale

Nourelhouda, Ghamri (2025) Synthèse et caractérisation chimique d’un biocéramique à usage médicale. Doctoral thesis, Université Mohamed Khider (Biskra - Algérie).

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Abstract

La surveillance des paramètres de synthèse du phosphate d'apatite par double décomposition s'avère être d'une grande utilité en raison de la simplicité et de la rapidité de cette approche. Cette étude se concentre sur l’élaboration d’apatite en laboratoire en utilisant cette méthode, en incluant la synthèse et l'analyse de l'hydroxyapatite (HAp) et du phosphate tricalcique β (β-TCP) afin d'évaluer l'impact du traitement thermique et de la température de synthèse sur leur comportement structural, chimique et biologique. Les échantillons préparés ont été soumis à un processus de calcination à une température de 900°C, suivi d'une opération de frittage à des températures variant entre 1050 et 1150°C. L'impact de ces paramètres sur la structure des matériaux a été étudié à l'aide de techniques telles que la diffraction des rayons X (DRX), la spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la spectroscopie ultraviolet (UV-VIS) et la microscopie électronique à balayage couplée à une analyse par dispersion d'énergie des rayons X (MEB-EDX). Les analyses réalisées (DRX, FTIR, MEB, UV-Vis) ont confirmé la pureté des poudres d'HAp frittées à différentes températures (1050, 1100 et 1150°C), démontrant le maintien de la stabilité de phase de l'HAp après la calcination. En revanche, le β-TCP synthétisé s'est avéré être un matériau biphasé, principalement composé de β-TCP avec une transition partielle vers le diphosphate de dicalcium (β-Ca3P2O7) observée à différentes températures de synthèse (30, 70 et 90°C). Les résultats indiquent une morphologie des particules présentant une surface dense et nuageuse pour l'HAp. En revanche, les particules de β-TCP observées à la même température révèlent des surfaces poreuses, lisses et une forme sphérique irrégulière. Les analyses par spectrométrie FTIR confirment la présence des groupes OH– et PO43-, soutenant ainsi la structure apatitique de l'hydroxyapatite et du phosphate tricalcique biphasique. Une étude sur les propriétés antibactériennes vis-à-vis de sept souches a été lancée sur l'HAP. Les phosphates de calcium forment une famille de biominéraux cruciale dans le règne du vivant, incluant les principales espèces cristallines retrouvées dans l'organisme humain. Au cours de ce travail de thèse, nous avons entrepris l’étude par méthode DFT des propriétés structurales et spectroscopiques de ces composés, dans le but de comprendre les structures électroniques de ces systèmes, et ensuite de simuler et d’interpréter leurs différentes propriétés chimiques observées expérimentalement.

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