Use of nuclear methods to study physico-chemical transformations in coral implanted in vivo - IN2P3 - Institut national de physique nucléaire et de physique des particules Access content directly
Theses Year : 1992

Use of nuclear methods to study physico-chemical transformations in coral implanted in vivo

Étude par des méthodes nucléaires d'analyse des transformations physico-chimiques du corail implante in vivo

Abstract

Neutornic radioactivation methods and the use of radioactive tracers, complemented by x-ray diffraction, enabled us to quantify the transformations of a biomaterial, coral, implanted in vivo. Coral was implanted in porcine and ovine femurs. Biopsies were extracted after 1 to 24 weeks of implantation. The samples analyzed were the intermediate part (initially the coral) and the cortex adjacent to the implant. We measured CA, P, Sr and Mg content by neutron radioactivation, as a function of implant duration. The results show significant changes in the mineral composition of the intermediate part. CA, P, Sr and Mg concentrations become comparable to those of mature bone 3 to 5 months after implantation, depending on the experiment. X-ray diffraction of the implant reveals a progressive replacement of the coral aragonite structure by an apatite structure. Radioactive labelling of the calcium and strontium initially constituting the coral enabled us to quantify the transfer of the coral's atomic elements into the body, and to pinpoint the mechanisms involved in its mineral and structural modifications. This study reveals the contribution of calcium and strontium from the body to bone formation. At 5 months, the calcium in the implant is no longer that of the biomaterial. These results, obtained by nuclear methods, suggest biomaterial resorption followed by apatite formation.
Les méthodes de radioactivation neutornique et d'utilisation de traceurs radioactifs, complétées par la diffraction des rayons x, nous ont permis de quantifier les transformations d'un biomatériau, le corail, implante in vivo. Du corail a été implanté dans les fémurs de porcin et d'ovin. Des biopsies ont été extraites après 1 à 24 semaines d'implantation. Les échantillons analysés sont la partie intermediaire (initialement le corail) et la corticale voisine de l'implant. Nous avons mesure par radioactivation neutronique, en fonction de la durée d'implantation, les teneurs en CA, P, Sr et Mg. Les résultats montrent d'importantes modifications de la composition minérale de la partie intermédiaire. Les concentrations en CA, P, Sr et Mg deviennent comparables à celles d'un os mature, 3 à 5 mois après l'implantation selon l’expérimentation. L’étude par diffraction des rayons X de l'implant révèle un remplacement progressif de la structure aragonite du corail par une structure apatitique. Le marquage radioactif du calcium et du strontium constituant initialement le corail a permis de quantifier les transferts des éléments atomiques du corail dans l'organisme, et de préciser les mécanismes liés à ses modifications minérales et structurales. Cette étude révèle un apport de calcium et de strontium provenant de l'organisme pour la néoformation osseuse. À 5 mois, le calcium de l'implant n'est plus celui du biomatériau. Ces résultats, obtenus par des méthodes nucléaires, suggèrent une résorption du biomatériau suivie d'une formation d'apatite

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Dates and versions

in2p3-00004275 , version 1 (23-03-2000)

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Cite

Thierry Sauvage. Use of nuclear methods to study physico-chemical transformations in coral implanted in vivo. Biological Physics [physics.bio-ph]. Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 1992. English. ⟨NNT : 1992CLF21406⟩. ⟨in2p3-00004275⟩
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