Frittage et biodegradation de céramiques en hydroxyapatite carbonatées pour la reconstruction des grands défauts osseux – SiBio

SiBio vise à développer et à étudier le potentiel de biodégradation de biocéramiques personnalisées à base d'hydroxyapatite carbonatée (CHA) contenant un réseau poreux de surface courbe optimisé pour le traitement de défauts osseux de taille critique. Une architecture spécifique contenant des géométries de type gyroïde, connues pour favoriser le développement rapide d'os mature, sera étudiée. L'élaboration d'implants en CHA nécessite une atmosphère de frittage riche en CO2 pour stabiliser la phase jusqu'à une température permettant sa densification. Le frittage est donc une étape cruciale pour garantir la composition, la qualité mécanique finale des pièces et, par conséquent, leurs propriétés biologiques. Le cœur de SiBio consiste en une étude approfondie du frittage réactif de pièces en CHA sous atmosphère mixte afin de pouvoir contrôler la microstructure et la chimie finale. Après préparation des poudres par précipitation en voie aqueuse (WP1), le premier objectif est de parvenir à produire des céramiques en CHA non-macrostructurées avec une quantité de carbonate précise et une microstructure contrôlée (WP2). Ceci sera réalisé grâce à une étude de frittage approfondie où de multiples paramètres, y compris la procédure (i.e., un frittage en deux temps), la vitesse de chauffage, la température, l'atmosphère (par exemple, les pressions partielles de PCO2 et PH2O) et la composition initiale seront passés au crible pour identifier les meilleurs protocoles de frittage en ce qui concerne la composition finale, la gamme de microporosité et les propriétés mécaniques. Le deuxième objectif de SiBio est d'évaluer de manière approfondie le comportement en dégradation de céramiques macrostructurées. Pour cela, des céramiques en CHA de compositions précises et présentant une géométries de type gyroïde seront fabriquées grâce aux technologies de fabrication additive (WP3). Ensuite, des tests dynamiques acellulaires et cellulaires in vitro seront mis en place pour étudier leur biodégradation (WP4). Une attention particulière sera accordée à la caractérisation approfondie des céramiques à une échelle macroscopique (e.g., la forme, la macroporosité, la composition chimique globale) et à une échelle microscopique (e.g., la microporosité, l'homogénéité chimique), ceci pour évaluer finement l'interaction entre les caractéristiques de la céramique et sa bioactivité. En outre, les questions soulevées en terme de design d'implants seront abordées à travers une action de sensibilisation auprès d'un large public (WP5) et permettront de diffuser la culture scientifique de ce domaine de recherche multidisciplinaire sous une forme participative. Les connaissances acquises grâce à SiBio permettront d'envisager des traitements personnalisés en fonction du défaut osseux à reconstruire et des caractéristiques du patient.