Revêtements verre-céramique nanostructurés destinés aux applications orthopédiques - Partie 5

3.6. Réaction en chaîne par polymérase quantitative en temps réel

La figure 11 montre les niveaux d'expression de gènes liés aux os (Runx-2, OPN, collagène de type I et BSP) en relation avec le gène de maintien (GAPDH) après 1 et 7 jours de culture. Au bout d'une journée, l'expression des gènes de l'ARNm de Runx-2 était plus élevée dans les HOB cultivés sur les revêtements SP et les disques Ti-6Al-4V, par rapport à ceux des revêtements HT. À 7 jours, le niveau d'expression de Runx-2 sur les revêtements HT rattrape celui de Ti-6Al-4V, tandis que les HOBs sur les revêtements SP présentaient le niveau d'expression le plus élevé de Runx-2 (figure 11a). Aucune différence significative dans l'expression du gène BSP n'a été trouvée dans les HOB cultivés sur les revêtements HT et SP, et les disques Ti-6Al-4V aux deux moments (figure 11b). Le niveau d'expression du gène OPN dans les objets HOB des deux types de revêtements, en particulier des revêtements HT, était supérieur à celui des disques Ti-6Al-4V aux deux moments (figure 11c). Des niveaux d'expression plus élevés de collagène de type I ont été observés dans les HOB cultivés sur les deux revêtements, par rapport aux disques Ti-6Al-4V au jour 7 (figure 11d). Collectivement, ces données indiquent que les revêtements HT et SP supportent tous les deux la différenciation des HOB.

Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications

Figure 6. Variation du pourcentage relatif d'éléments de composition des revêtements (a) HT et (b), SP, (c) leur rapport molaire Si / Ca et (d) changements de la valeur du pH de HCl – solution tamponnée après immersion de revêtements. L'astérisque représente une différence significative; Valeur p < 0,05. (a – c) Les barres grises représentent avant immersion et les barres noires représentent après immersion et (d) les losanges remplis représentent SP et les carrés remplis représentent HT.


Nanostructured Glass–ceramic Coatings For Orthopaedic Applications Ti 6Al 4v

Figure 7. Morphologie de surface des (a, b) des revêtements HT après incubation dans un milieu de culture acellulaire pendant 5 h et de l'EDS de (c) le revêtement HT avant incubation et (d) des dépôts à sa surface après incubation. Barres d'échelle, (a) 50 mm et (b) 10 mm. (Version en ligne en couleur.)


4. DISCUSSION

Dans ce travail, les revêtements HT et SP ont été fabriqués en utilisant la technique de pulvérisation au plasma atmosphérique. Les deux types de revêtements présentaient une structure vitrocéramique et des surfaces nanostructurées en raison de la température élevée et de la vitesse de refroidissement extrêmement élevée du procédé de projection au plasma [3,35,36]. La force de liaison du revêtement SP était supérieure à celle du revêtement HT; et les deux étaient plus élevés par rapport aux valeurs rapportées de revêtement HAp pulvérisé au plasma [37–39]. Le coefficient de dilatation thermique est un facteur important qui influe sur la qualité des revêtements, notamment la formation de fissures, la contrainte résiduelle et la force de liaison. Les coefficients des céramiques HT et SP et de l'alliage Ti-6Al-4V étaient de 11,2 × 10 -6 K -1 [24], 6 × 10 -6 K -1 et de 8,4 - 8,8 × 8 -10 K -1 [ 15], alors que celle des revêtements HAp est d’environ 15,2 × 10 -6 K -1 [40]. La correspondance étroite des coefficients de dilatation thermique des revêtements HT et SP avec ceux de l'alliage Ti-6Al-4V a contribué à leur résistance de liaison supérieure à celle des revêtements HAp. La force de liaison supérieure du revêtement SP par rapport aux revêtements HT est probablement due à la présence de Ti dans le revêtement SP, ce qui peut renforcer la liaison chimique et par diffusion entre les revêtements SP et le sous-sol Ti-6Al-4V [41]. Zheng et al. [39] ont démontré que la force de liaison des revêtements de HAp pulvérisés au plasma était grandement améliorée en utilisant une charge d'alimentation en poudre mixte de Ti et de HAp. Outre la force de liaison, la dureté est un autre paramètre important des revêtements biomédicaux car elle affecte leurs propriétés anti-usure. La dureté de nos revêtements développés était supérieure à celle de l'HAp pulvérisée à chaud, bien que nos revêtements aient été testés sous une charge plus élevée, comme le montre le tableau 4. En réalité, la dureté de ces deux revêtements est également comparable à celle de la céramique HAp blocs (voir également le tableau 4).

Figure 8. SEM micrographs of HOBs cultured on the HT coatings Titanium