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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 29/1 - 2004  - pp.7-16  - doi:10.3166/acsm.29.7-16
TITRE
Hybrides inorganiques-organiques bioactifs doués de déformabilité

TITLE
Bioactive inorganic-organic hybrids with deformability

RÉSUMÉ

Des hybrides CaO-SiO2-TiO2-PDMS (polydiméthylsiloxane) et CaO-SiO2-TiO2-PTMO [poly(oxyde de tétraméthylène)] forment à leur surface, dans du liquide corporel simulé (SBF), une apatite analogue à l’'os et présentent une forte déformabilité. L'’incorporation du composant CaO est essentielle pour que les hybrides aient une haute aptitude à la formation d'’apatite dans le SBF, mais les hybrides contenant CaO révèlent une diminution de leur résistance mécanique par vieillissement dans l’'environnement corporel. Un hybride PDMS-TiO2 sans CaO, dans lequel la structure anatase de TiO2 a été induite par traitement à l’'eau chaude, a également présenté une aptitude à la formation d’'apatite et une haute déformabilité. Quand PDMS est remplacé par PTMO, l'’hybride PTMO-TiO2 traité à l'’eau chaude présente une aptitude à la formation d'’apatite dans le SBF et une résistance mécanique plus élevée que celle de l'’hybride PDMS-TiO2. Lorsque TiO2 est remplacé par Ta2O5, un hybride PTMO-Ta2O5 sans CaO présente une aptitude à la formation d’'apatite dans le SBF sans aucun traitement, ainsi qu’une résistance mécanique et un module de Young analogues à ceux des os spongieux humains. Ces résultats indiquent qu'’une nouvelle sorte d’'hybrides bioactifs, présentant des propriétés mécaniques analogues à celles des os humains et une forte durabilité dans l’'environnement corporel, peut être obtenue en réglant non seulement la composition mais aussi la structure des hybrides inorganiques-organiques obtenus par le procédé sol-gel.



ABSTRACT

PDMS-CaO-SiO2-TiO2 and PTMO-CaO-SiO2-TiO2 hybrids formed bonelike apatite on their surfaces in simulated body fluid (SBF) and showed high deformability. The incorporation of CaO component was essential for them to show high apatite-forming ability in SBF, but CaO-containing hybrids showed a decrease in their mechanical strength by aging in the body environment. A CaO-free PDMS-TiO2 hybrid, in which the structure of TiO2 was controlled to be anatase by a hot-water treatment, also showed apatite-forming ability in SBF and high deformability. When PDMS is replaced with PTMO, the obtained PTMO-TiO2 hybrid with a hot-water treatment shows apatite-forming ability in SBF and mechanical strength higher than that of the PDMS-TiO2 hybrid. When TiO2 is replaced with Ta2O5, a CaO-free PTMO-Ta2O5 hybrid shows apatite-forming ability in SBF without any treatment, as well as mechanical strength and Young’s modulus analogous to those of human cancellous bones. These results indicate that a new kind of bioactive hybrid, which shows mechanical properties analogous to those of human bones and high durability in the body environment, can be obtained by controlling not only the compositions but also the structures of sol-gel-derived inorganic-organic hybrids.



AUTEUR(S)
Masakazu KAWASHITA, Masanobu KAMITAKAHARA, Tadashi KOKUBO

Reçu le 14 octobre 2003.    Accepté le 15 décembre 2003.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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