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Annales de Chimie - Science des Matériaux

0151-9107
 

 ARTICLE VOL 29/1 - 2004  - pp.17-28  - doi:10.3166/acsm.29.17-28
TITRE
Évaluation in vitro de composites bioactifs et biodégradables à base de polyhydroxybutyrate

TITLE
In vitro evaluation of bioactive and biodegradable composites based on polyhydroxybutyrate

RÉSUMÉ

Deux biocéramiques sous forme de particules, l'’hydroxyapatite (HA) et le phosphate tricalcique (TCP), ont été incorporées à du polyhydroxybutyrate (PHB) pour former de nouveaux composites destinés à des applications de remplacement de tissus et de régénération. Des composites HA/PHB et TCP/PHB contenant 10, 20 et 30 % en volume de biocéramique ont été produits par un procédé de fabrication précédemment mis au point. Des études in vitro ont été menées en utilisant un liquide corporel acellulaire (SBF). Des échantillons de composites ont été immergés dans le SBF à 37°C pendant des temps variables, puis ont subi des analyses de surface. Les examens en microscopie électronique à balayage ont montré que la première germination de cristaux minéraux se produisait sur les composites HA/PHB après seulement 1 jour d'’immersion dans le SBF. Les cristaux minéraux sont formés de micropaillettes et couvrent complètement la surface du composite en quelques jours. La formation des cristaux minéraux sur les composites TCP/PHB est plus lente que sur les composites HA/PHB. L'’analyse par diffraction des rayons X sur couches minces (TF-XRD) montre que les cristaux minéraux ont une structure apatitique mal cristallisée, et qu'’une couche d’'apatite se forme et croît sur les composites lorsqu’on augmente le temps d'’immersion. Les spectres d'’infra-rouge à transformée de Fourier (FTIR) révèlent que l’'apatite formée in vitro contient des groupes carbonate. La formation d'’une couche d'’apatite carbonatée sur la surface des composites révèle la bioactivité in vitro des composites HA/PHB et TCP/PHB. Une analyse mécanique dynamique (DMA) montre que le module relaxé des composites HA/PHB et TCP/PHB augmente avec le temps d'’immersion au cours des expériences in vitro, ce qui est attribué à la formation de la couche d'’apatite sur les composites.



ABSTRACT

Two particulate bioceramics, hydroxyapatite (HA) and tricalcium phosphate (TCP), have been incorporated into polyhydroxybutyrate (PHB) to form new composites for tissue replacement and regeneration applications. HA/PHB and TCP/PHB composites containing 10, 20 and 30 vol% of the bioceramics were produced through an established manufacturing process. In vitro studies were conducted using an acellular simulated body fluid (SBF). Composite specimens were immersed in SBF at 37°C for various periods of time prior to surface analyses. Scanning electron microscopic (SEM) examination showed that the earliest nucleation of mineral crystals occurred on HA/PHB composites only after 1 day immersion in SBF. The mineral crystals were composed of microflakes and completely covered the composite surfaces within a few days. The formation of mineral crystals was slower on TCP/PHB composites than on HA/PHB composites. Thin film X-ray diffraction (TF-XRD) analysis showed that the mineral crystals had the apatite structure with poor crystallinity and an apatite layer formed and grew on composites with an increase in immersion time. Fourier transform infrared (FTIR) spectra revealed that the apatite formed in vitro contained carbonate groups. The formation of a carbonated apatite layer on composite surfaces indicated the in vitro bioactivity of HA/PHB and TCP/PHB composites. Dynamic mechanical analysis (DMA) showed that storage moduli of HA/PHB and TCP/PHB composites increased with immersion time within the duration of in vitro experiments, which was attributed to the formation of the apatite layer on composites.



AUTEUR(S)
Min WANG, Jie NI

Reçu le 21 octobre 2003.    Accepté le 3 décembre 2003.

LANGUE DE L'ARTICLE
Anglais

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