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Spray-drying-derived amorphous calcium phosphate: a multi-scale characterization

Authors :
Christian Rey
Pierre Roblin
Yannick Coppel
Pierre Lecante
Sylvain Le Grill
Fabien Brouillet
Jérémy Soulié
Ghislaine Bertrand
Olivier Marsan
Cédric Charvillat
Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT)
Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)
Laboratoire de chimie de coordination (LCC)
Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de Génie Chimique (LGC)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Centre d'élaboration de matériaux et d'études structurales (CEMES)
Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT)
Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Laboratoire de génie chimique [ancien site de Basso-Cambo] (LGC)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse)
Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)
Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE)
Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE)
Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE)
Source :
Journal of Materials Science, Journal of Materials Science, 2020, 56 (2), pp.1189-1202. ⟨10.1007/s10853-020-05396-7⟩, Journal of Materials Science, Springer Verlag, 2020, 56 (2), pp.1189-1202. ⟨10.1007/s10853-020-05396-7⟩
Publication Year :
2020
Publisher :
HAL CCSD, 2020.

Abstract

International audience; Amorphous calcium orthophosphates (ACP) are bioactive compounds presenting high interest as bone substitute. However, the synthesis of such metastable products requires special attention as they can rapidly evolve into a crystalline phase during the elaboration process. The resulting increased stability generally leads to less bioactive reactive materials. Among the various strategies developed to obtain stable form of ACP, the use of spray drying is an effective and reproducible route. Compared to previous works, this study aims to demonstrate for the first time the feasibility of ACP elaboration by spray drying directly from a single solution of selected precursors. Moreover, structuration of the spray-dried powders was determined at different length scales, demonstrating a hierarchical organization from nanometric clusters to particles aggregates. These complementary analyses highlighted a thorough mechanism of particles formation during processing. The effect of the initial composition of the solution was observed, and it was demonstrated that there is a correlation with the purity of the final product that may be modulated. In addition, ACP powders were found to be highly reactive in aqueous medium and their fast transformation into low crystalline apatite suggests a good suitability for biomedical use.

Details

Language :
English
ISSN :
00222461 and 15734803
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Materials Science, Journal of Materials Science, 2020, 56 (2), pp.1189-1202. ⟨10.1007/s10853-020-05396-7⟩, Journal of Materials Science, Springer Verlag, 2020, 56 (2), pp.1189-1202. ⟨10.1007/s10853-020-05396-7⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....7453ca81ad9b347f60af847867cb6c46
Full Text :
https://doi.org/10.1007/s10853-020-05396-7⟩