Mise en oeuvre de méthodes nucléaires et de diffraction pour l'analyse de la structure de l'hydroxyapatite dopée et des transferts d'éléments métalliques à partir de biomateriaux implantés in vivo - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Mise en oeuvre de méthodes nucléaires et de diffraction pour l'analyse de la structure de l'hydroxyapatite dopée et des transferts d'éléments métalliques à partir de biomateriaux implantés in vivo

Résumé

The metallic prostheses coated or not by biomaterials are widely used in orthopaedic surgery. The becoming of these implants are studied, particularly the degradation which can induce metallic elements transfer in adjacent tissues. The synthetic hydroxyapatite, used as filled biomaterials, resorbe fastly when it is doped with zinc as pure HAP or doped with manganese. The improve is due to biology or physico­chemistry factor. Analyses by neutron activation, ICP/AES, X­ray diffraction and infrared spectroscopy have been realised and show that these hydroxyapatites have the same composition and the same structure as pure apatite. The location of zinc in the crystalline structure of apatite has been determine by EXAFS (Extended X­ray Fine Structrure). The association of these results shows that the addition of zinc in the apatite induces a local deformation of the structure that may allow the release of this element in the organism and favours the resorption of the hydroxyapatite. Despite the progress, all metallic prostheses implant in organism induce corrosion or exchange with tissue that can produce a loosening of the prostheses. The biomaterials used to fix the implant do not stop the migration of the metallic element toward adjacent tissues. Post­mortem and surgical tissues taken off around implants were studied by PIXE (Particle Induced X­ray Emission) in order to locate and evaluate qualitatively and quantitatively the contamination with an analytical method that we have developed. The analysis by transmission electronic microscopy (TEM) shows the nature and the form of the released element. Used of nuclear and diffraction method to analyse the structure of the hydroxyapatite doped with zinc and the transfer of metallic element released by biomaterials implanted ``in vivo''.
Les prothèses métalliques recouvertes ou non de biomatériaux sont largement utilisées en chirurgie orthopédique. Le devenir de ces implants a été étudié et en particulier la dégradation qui peut induire le transfert d'éléments métalliques dans les tissus adjacents. L'hydroxyapatite synthétique, utilisée en tant que matériau de comblement, se résorbe plus vite lorsqu'elle est dopée en zinc que l'HAP pure ou dopée au manganèse. Les causes de cette amélioration sont d'origine biologique et physico­chimique. Les analyses par activation neutronique, spectrométrie d'émission à source de plasma (ICP/AES), diffraction de rayons X et spectrométrie infrarouge ont été effectuée et ont montré que ces hydroxyapatites avaient des compositions et une structure semblables à celles des apatites pures. La localisation du zinc dans la structure cristalline de l'HAP a été déterminée par EXAFS (Extended X­ray Fine Structure). L'association de ces résultats montre que l'addition du zinc dans l'apatite entraîne une déformation locale de la structure ce qui pourrait permettre un relargage éventuel de cet élément dans l'organisme et favoriserait ainsi la résorption de l'hydroxyapatite. Malgré les progrès réalisés, tout implant métallique mis en place dans un corps humain est le siège d'une corrosion ou d'échange avec le tissu vivant pouvant entraîner à terme un descellement de prothèse. Les matériaux de fixation utilisés ne permettent pas d'arrêter la migration des éléments métalliques vers les tissus, ce qui a pour conséquence une contamination des tissus adjacents. Les tissus post­mortem et per­opératoires prélevés autour d'implants sont étudiés par la méthode d'analyse PIXE (Particle Induced X­ray Emission) afin de localiser et d'évaluer qualitativement et quantitativement la contamination à l'aide d'une méthode d'analyse que nous avons développée. Parallèlement, la microscopie électronique à transmission (TEM) a montré la forme sous laquelle ces éléments ont été relargués.
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  • HAL Id : tel-00001081 , version 1

Citer

Emmanuelle Chassot. Mise en oeuvre de méthodes nucléaires et de diffraction pour l'analyse de la structure de l'hydroxyapatite dopée et des transferts d'éléments métalliques à partir de biomateriaux implantés in vivo. Physique des Hautes Energies - Expérience [hep-ex]. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00001081⟩
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