Toward CNT-reinforced chitosan-based ceramic composite coatings on biodegradable magnesium for surgical implants / A. A. Francis in JOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH, Vol. 18, N° 4 (07/2021)  

[article]  inJOURNAL OF COATINGS TECHNOLOGY AND RESEARCH > Vol. 18, N° 4 (07/2021) . - p. 971–988 Titre : Toward CNT-reinforced chitosan-based ceramic composite coatings on biodegradable magnesium for surgical implants Type de document : texte imprimé Auteurs : A. A. Francis, Auteur ; S. A. Abdel-Gawad, Auteur ; M. A. Shoeib, Auteur Année de publication : 2021 Article en page(s) : p. 971–988 Note générale : Bibliogr. Langues : Américain (ame) Catégories : Antibactériens Chitosane Le chitosane ou chitosan est un polyoside composé de la distribution aléatoire de D-glucosamine liée en ß-(1-4) (unité désacétylée) et de N-acétyl-D-glucosamine (unité acétylée). Il est produit par désacétylation chimique (en milieu alcalin) ou enzymatique de la chitine, le composant de l'exosquelette des arthropodes (crustacés) ou de l'endosquelette des céphalopodes (calmars...) ou encore de la paroi des champignons. Cette matière première est déminéralisée par traitement à l'acide chlorhydrique, puis déprotéinée en présence de soude ou de potasse et enfin décolorée grâce à un agent oxydant. Le degré d'acétylation (DA) est le pourcentage d'unités acétylées par rapport au nombre d'unités totales, il peut être déterminé par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IR-TF) ou par un titrage par une base forte. La frontière entre chitosane et chitine correspond à un DA de 50 % : en deçà le composé est nommé chitosane, au-delà, chitine. Le chitosane est soluble en milieu acide contrairement à la chitine qui est insoluble. Il est important de faire la distinction entre le degré d'acétylation (DA) et le degré de déacétylation (DD). L'un étant l'inverse de l'autre c'est-à-dire que du chitosane ayant un DD de 85 %, possède 15 % de groupements acétyles et 85 % de groupements amines sur ses chaînes. Le chitosane est biodégradable et biocompatible (notamment hémocompatible). Il est également bactériostatique et fongistatique. Le chitosane est également utilisé pour le traitement des eaux usées par filtration ainsi que dans divers domaines comme la cosmétique, la diététique et la médecine. Magnésium Le magnésium est l'élément chimique de numéro atomique 12, de symbole Mg. Le magnésium est un métal alcalino-terreux. Il s’agit du neuvième élément le plus abondant de l'univers . Il est le produit, dans de grandes étoiles vieillissantes, de l'addition séquentielle de trois noyaux d'hélium à un noyau carbo. Lorsque de telles étoiles explosent en tant que supernovas, une grande partie du magnésium est expulsé dans le milieu interstellaire où il peut se recycler dans de nouveaux systèmes stellaires. Le magnésium est le huitième élément le plus abondant de la croûte terrestreet le quatrième élément le plus commun de la Terre (après le fer, l'oxygène et le silicium), constituant 13 % de la masse de la planète et une grande partie du manteau de la planète. C'est le troisième élément le plus abondant dissous dans l'eau de mer, après le sodium et le chlore. Les atomes de magnésium existent dans la nature uniquement sous forme de combinaisons avec d'autres éléments, où il présente invariablement l'état d'oxydation +2. L'élément pur est produit artificiellement par réduction ou électrolyse. Il est hautement réactif en poudre et en copeaux mais, laissé à l'air libre, il se revêt rapidement d'une mince couche d'oxyde étanche réduisant sa réactivité (passivation par oxydation). Le métal pur brûle aisément sous certaines conditions (en produisant une lumière brillante, blanche, éblouissante caractéristique). En mécanique il est utilisé principalement comme composant dans les alliages d'aluminium-magnésium (parfois appelés magnalium). Le magnésium est moins dense que l'aluminium et l'alliage est apprécié pour sa légèreté et sa résistance plus grande (mécanique et chimique). (Wikipedia) Nanotubes de carbone à parois multiples Un nanotube de carbone multifeuillet est constitué de plusieurs feuillets de graphènes enroulés les uns autour des autres. Il existe deux modèles pour décrire la structure des nanotubes multifeuillets : - le modèle poupée russe: les plans de graphène sont arrangés en cylindres concentriques ; - le modèle parchemin: un seul feuillet de graphène est enroulé sur lui-même, comme une feuille de papier. Revêtement de céramique Revêtement de conversion Index. décimale : 667.9 Revêtements et enduits Résumé : Biomaterials containing carbon nanotubes (CNTs) represent a class of composites, which have generally been underexploited in the medical field. However, recognition of the potential utility of this class of composite materials may form the basis to develop new CNT biomaterials for implants and regenerative medicine scaffolds. Nanocomposite coatings containing chitosan matrix (CHI) reinforced with multiwall CNTs and CaHPO4 (DCPA) were deposited on pure magnesium substrates using a flexible chemical conversion approach. Field emission scanning electron microscopy, Fourier transform infrared spectroscopy, and X-ray photoelectron spectroscopy were applied to characterize the morphological, chemical, and physical changes that occurred in the composite coatings. The in vitro degradation behavior of the composite-coated samples was evaluated using electrochemical impedance spectroscopy in Hank’s solution. Results showed that the tri-phasic composite coating (CHI/CNTs/DCPA) exhibits the highest electrochemical corrosion resistance in comparison with the bi-phasic composite coating (CHI/CNTs and CHI/DCPA) and monophasic CHI-coated magnesium. Potentiodynamic polarization results in Hank’s solution indicate that the corrosion potential of the tri-phasic coated Mg is − 1.5 V, while the corrosion current density reaches 0.36 µA/cm2. Functionalization of the Mg surface by activation at 75°C produces a rough surface that triggers a combination of chemical and physical interactions between the three phases and Mg ions present in the reaction medium. The bi-phasic (CHI/CNTS) and tri-phasic (CHI/CNTs/CaHPO4) composite coatings revealed high antibacterial performance against Staphylococcus aureus. These corrosion results and the successful deposition of CNT-reinforced CHI/DCPA on pure Mg substrate suggest that the conversion coating approach is effective for the production of new composite coatings for either regenerative medicine or functional implants. As such, the present research might lay the groundwork for a new generation of uses for this versatile class of composite coating materials. Note de contenu : - Table 1 : Corrosion parameters from potentiodynamic polarization curves of coated magnesium-based alloys from the present work and literature data - Table 2 : Electrochemical corrosion parameters from potentiodynamic polarization curves and EIS data of pure magnesium substrate, monophasic, bi-phasic, and tri-phasic coated magnesium samples recorded in Hank's solution - Table 3 : In vitro antibacterial activity of bi-phasic (CHI/CNTs) and tri-phasic (CHI/CNTs/DCPA) coated magnesium for 24 hours against Staphylococcus aureus DOI : https://doi.org/10.1007/s11998-021-00468-y En ligne : https://link.springer.com/content/pdf/10.1007/s11998-021-00468-y.pdf Format de la ressource électronique : Pdf Permalink : https://e-campus.itech.fr/pmb/opac_css/index.php?lvl=notice_display&id=36206 [article]

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