Résumé
L’élaboration de matériaux pour l’ingénierie tissulaire et osseuse reste un enjeu pour réparer, implanter ou combler des tissus osseux lésés. Les biocéramiques à base de silicate ont une excellente bioactivité. Cependant leur synthèse et mise en forme via des techniques conventionnelles est difficile. L’objectif de cette thèse est de fabriquer de biocéramiques 3D en couplant la chimie de synthèse à l’impression 3D pour une parfaite maîtrise de la composition chimique, la structure, la porosité et des propriétés mécaniques. La première partie de ce travail est basée sur l’impression indirecte de biocéramiques en combinant l’impression 3D par Fused Deposition Modeling à la méthode de réplique. Des motifs en acide polylactique sous forme de nids d'abeilles ont été imprimés et ensuite revêtus par dip coating dans une solution contenant tous les précurseurs de la céramique finale puis transformés par pyrolyse en céramique β-Ca2SiO4. La céramique 3D obtenue a été chargée avec un antibiotique en utilisant le polycaprolactone comme support. En effet, le PCL permet de modifier l’état de surface de la céramique pour favoriser un relargage contrôlé du médicament au cours du temps. Les résultats ont montré que la structure 3D ainsi que l’ajout du PCL ont ralenti la vitesse de relargage du médicament. De plus, des tests antibactériens conte les bactéries E.coli par diffusion ont étés réalisés démontrant les propriétés antibactériennes de la céramique préparée. La deuxième partie de notre travail se rapporte à l’impression 3D directe de biocéramiques par UV-LCD qui permet d’imprimer en une étape des objets précéramiques à haute résolution. Deux types de mélanges précéramiques photosensibles ont été utilisés : i) mélange d’un polymère précéramique commercial de type polysilsesquioxane et d’une résine photosensible commerciale PLA et ii) mélange d’un polymère précéramique photosensible synthétisé « à façon » où sont greffées directement les fonctions photosensibles permettant donc l’impression directe du précurseur sans l’utilisation de la résine PLA. Dans les 2 cas, le mélange a été mixé à des charges d'oxyde CaCO3. Après impression, un traitement thermique est nécessaire pour convertir l’objet polymère en céramique 3D. Les céramiques ont été fonctionnalisés par des nanoparticules d'Ag dispersées sur de l'oxyde de graphène afin d'évaluer leurs activités antibactériennes. L'activité antibactérienne a été démontrée sur E.coli avec une meilleure performance pour la céramique issue du polymère synthétisé. Une excellente biominéralisation a été démontrée dans les deux cas. La résistance à la compression et la porosité des β-Ca2SiO4 issues du polymère commercial et du polymère synthétisé possèdent des valeurs relativement élevées. C’est pourquoi ces matériaux sont des candidats prometteurs pour l'ingénierie du tissu osseux.