Structural transformations of bioactive glass 45S5next term with thermal treatments

International audienceWe report on the structural transformations of Bioglass® during thermal treatments. Just after the glassy transition, at 550 °C, a glassy phase separation occurs at 580 °C, with the appearance of one silicate- and one phosphate-rich phase. It is followed by the crystallization of the major phase Na2CaSi2O6, from 610 to 700 °C and of the secondary phase, silico-rhenanite, at 800 °C. The latter evolves from the phosphate-rich glassy phase, which is still present after the first crystallization. In order to control the processing of glass-ceramic products from Bioglass®, crystallization kinetics were studied via differential scanning calorimetry measurements in the range of 620–700 °C and temperature–time–transformation curves were established

The \u3cem\u3eChlamydomonas\u3c/em\u3e Genome Reveals the Evolution of Key Animal and Plant Functions

Chlamydomonas reinhardtii is a unicellular green alga whose lineage diverged from land plants over 1 billion years ago. It is a model system for studying chloroplast-based photosynthesis, as well as the structure, assembly, and function of eukaryotic flagella (cilia), which were inherited from the common ancestor of plants and animals, but lost in land plants. We sequenced the ∼120-megabase nuclear genome of Chlamydomonas and performed comparative phylogenomic analyses, identifying genes encoding uncharacterized proteins that are likely associated with the function and biogenesis of chloroplasts or eukaryotic flagella. Analyses of the Chlamydomonas genome advance our understanding of the ancestral eukaryotic cell, reveal previously unknown genes associated with photosynthetic and flagellar functions, and establish links between ciliopathy and the composition and function of flagella

Rethinking place-making: aligning placeness factors with perceived urban design qualities (PUDQs) to improve the built environment in historical district

Understanding the concept of place is critically important for urban design and place-making practice, and this research attempted to investigate the pathways by which perceived urban design qualities (PUDQs) influence placeness factors in the Chinese context. Twelve hypotheses were developed and combined in a structural equation model for validation. The Tanhualin historical district in Wuhan, China was selected for the analysis. As a result, place attachment was verified as a critical bridge factor that mediated the influence of PUDQs on place satisfaction. Among the five selected PUDQs, walkability and space quality were revealed as the most influential factors associated with place attachment and place satisfaction. Accessibility was actually indirectly beneficial to place-making via the mediation of walkability. Corresponding implications and strategies were discussed to maintain the sense of place for historic districts

Développement de bioverre poreux ostéoinducteur pour application à l'orthopédie et à l'ingénierie tissulaire

185 p.Ce mémoire porte sur le développement de substituts osseux macroporeux à base de bioverre 45S5. Ce verre est obtenu par fusion de poudre inorganique et trempe. Sa haute teneur en sodium et calcium ainsi que la présence de phosphore rendent ce matériau instable en présence de solutions aqueuses, ce qui lui confère une bioactivité élevée, c'est-à-dire une grande capacité à favoriser les processus conduisant à la genèse d'un os. Cette bioactivité est mise en évidence par la précipitation d'Hydroxyapatite carbonatée (HAC) à la surface des particules. Le procédé d'élaboration de blocs poreux nécessite une étape de consolidation, frittage, mettant en jeu des températures allant jusqu'à 1000°C. Dans cet intervalle de température, le bioverre 45S5 subit différentes transformations structurales qui peuvent influencer ce processus ainsi que ses propriétés biologiques. Cinq transformations sont identifiées : une transition vitreuse, une démixtion engendrant une phase riche en silice et une phase riche en phosphore, la cristallisation de la phase riche en silice, la cristallisation de la phase riche en phosphore, une seconde transition vitreuse et la fusion de la vitro céramique. L'étude de ces transformations conduit à une meilleure connaissance du comportement thermique du bioverre 45S5 et apporte la possibilité d'un contrôle de la cristallisation par la mise en place de courbes TTT. Après identification précise de ces transformations, leur influence sur le frittage est mise en évidence, notamment par modélisation : un nouveau modèle a été mis au point pouvant s'appliquer à tous les verres subissant une démixtion préalable à la cristallisation. Des cinétiques isothermes de frittage montrent qu'il est impossible d'obtenir une tenue mécanique élevée en évitant la cristallisation, le traitement thermique doit obligatoirement se faire au-dessus de 850°C, second stade significatif de frittage. Afin de connaître l'influence des transformations sur la bioactivité du verre, des cinétiques de formation d'HAC ont été réalisées. Celle-ci montrent que lorsque le degré de cristallisation de la phase Na2CaSi2O6 augmente, la bioactivité diminue mais reste encore présente. Par contre l'effet inverse est observé dans le cas de la cristallisation de la phase phosphate qui participerait donc au processus de corrosion du matériau. Des blocs poreux ont été réalisés par différentes techniques. Des blocs macroporeux de structure homogène et interconnectée ont été obtenus par freeze casting et par imprégnation de mousse. Cette dernière technique permet d'obtenir des substituts osseux de forme et de taille de pores variable. On montre que ces blocs sont également bioactifs et que l'épaisseur de la couche d'HAC formée à leur surface augmente avec le temps d'immersion. Ces blocs sont ensuite testés in vitro par l'intermédiaire de cultures cellulaire. Nous avons montré que des ostéoblastes pouvaient s'accrocher, proliférer et synthétiser de la matrice extracellulaire sur des blocs poreux à base de bioverre 45S5

Développement de bioverres poreux pour application à l\u27orthopédie et à l\u27ingénierie tissulaire

Ce travail porte sur le développement de substituts osseux macroporeux à base de verre biactif (45S5, développé initialement par L. Hench). Ce verre est obtenu par fusion de poudre inorganique et trempe. Sa haute teneur en sodium et calcium ainsi que la présence de phosphore lui confère une bioactivité (capacité à accélérer la genèse osseuse) élevée, mise en évidence par la précipitation d\u27Hydroxyapatite carbonatée (HAC) à la surface. Le procédé d\u27élaboration de blocs poreux nécessite une étape de consolidation, frittage, mettant en jeu des températures allant jusqu\u27à 1000 C. Dans cet intervalle de température, le bioverre 45S5 subit différentes transformations structurales qui peuvent influencer ce processus ainsi que ses propriétés biologiques. L\u27étude de ces transformations conduit à une meilleure connaissance du comportement thermique du bioverre 45S5 et apporte la possibilité d\u27un contrôle de la cristallisation par la mise en place de courbes Température-Temps-Transformation. Après identification précise des ces transformations, leur influence sur le frittage est mise en évidence, notamment par modélisation. Afin de connaître l\u27influence des transformations sur la bioactivité du verre, des cinétiques de formation d\u27HAC ont été mesurées. Des blocs macroporeux homogène et de porosité interconnectée sont alors obtenus par freeze casting et par imprégnation de mousse. Ces blocs sont ensuite testés in vitro par l\u27intermédiaire de cultures cellulaire

Développement de bioverres poreux pour application à l'orthopédie et à l'ingénierie tissulaire

Ce travail porte sur le développement de substituts osseux macroporeux à base de verre biactif (45S5, développé initialement par L. Hench). Ce verre est obtenu par fusion de poudre inorganique et trempe. Sa haute teneur en sodium et calcium ainsi que la présence de phosphore lui confère une bioactivité (capacité à accélérer la genèse osseuse) élevée, mise en évidence par la précipitation d Hydroxyapatite carbonatée (HAC) à la surface. Le procédé d élaboration de blocs poreux nécessite une étape de consolidation, frittage, mettant en jeu des températures allant jusqu à 1000C. Dans cet intervalle de température, le bioverre 45S5 subit différentes ransformations structurales qui peuvent influencer ce processus ainsi que ses propriétés biologiques. L étude de ces transformations conduit à une meilleure connaissance du comportement thermique du bioverre 45S5 et apporte la possibilité d un contrôle de la cristallisation par la mise en place de courbes Température-Temps-Transformation. Après identification précise des ces transformations, leur influence sur le frittage est mise en évidence, notamment par modélisation. Afin de connaître l influence des transformations sur la bioactivité du verre, des cinétiques de formation d HAC ont été mesurées. Des blocs macroporeux homogène et de porosité interconnectée sont alors obtenus par freeze casting et par imprégnation de mousse. Ces blocs sont ensuite testés in vitro par l intermédiaire de cultures cellulaire.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocST ETIENNE-ENS des Mines (422182304) / SudocSudocFranceF

Sintering behaviour of 45S5 bioactive glass

In this study, we report on the effect of Bioglass® structural transformations on its sintering behaviour. In a previous paper, we showed that while heating up to 1000°C, five successive transformations occur: glassy transition, phase separation, two crystallization processes and a second glassy transition. The sintering of the material exhibits two main shrinkage stages associated to the two glassy transitions at 550°C and 850°C. At 580°C, the glass-in-glass phase separation induces a decrease of the sintering rate immediately followed by the crystallisation of the major phase Na2CaSi2O6 between 600 and 700°C, from the surface to the bulk of the particles. A completed inhibition of sintering takes place followed by a minor shrinkage due to volume crystallization. A plateau is observed until the second glassy transition

Sintering, crystallisation and biodegradation behaviour of Bioglass®-derived glass-ceramics

International audienceSintering and crystallisation phenomena in powders of a typical bioactive glass composition (45S5 Bioglass®) have been investigated in order to gain further understanding of the processes involved in the fabrication of Bioglass® based glass-ceramic scaffolds for tissue engineering applications. In situ experiments in an environmental scanning electron microscope with a heating stage were carried out to follow the morphology of Bioglass® particles during sintering and crystallisation. Optimal processing parameters for the manufacture of Bioglass® based glass-ceramic scaffolds by the foam-replica technique were determined. To assess the in vitro performance and bioreactivity of Bioglass®-derived glass-ceramic scaffolds, the biodegradation of samples in simulated body fluid (SBF) was investigated using various techniques, including SEM, TEM, XRD and EDX. The mechanism of interaction of the glass-ceramic surface with SBF was determined, which involves (i) preferential dissolution at glass/crystal interfaces, (ii) break-down of crystalline particles into very fine grains through preferential dissolution at crystal structural defects, and (iii) amorphisation of the crystalline structure by introduction of point defects produced during ion exchange. The present report thus offers for the first time a complete assessment of the processing parameters, microstructure, and in vitro performance of Bioglass® derived glass-ceramic scaffolds intended for bone tissue engineering

Behaviour of ruthenium dioxide particles in borosilicate glasses and melts

International audienceRuthenium–glass systems are formed during the vitrification of nuclear waste. They are also widely used in micro-electronics because of their unique electrical properties. However, the interaction of this element with the glass matrix remains poorly understood. This work focuses on a RuO2 particles-nuclear alumino-borosilicate glass system in which the electrical conductivity is known to vary considerably with the RuO2 content and to become electronic above about 0.5–0.7 vol.% RuO2 [R. Pflieger, M. Malki, Y. Guari, J. Larionova, A. Grandjean, J. Am. Ceram. Soc., accepted for publication]. Some RuO2 segregation was observed in SEM/TEM investigations but no continuous chain of RuO2 particles could be seen. Electron relays between the particles are then necessary for a low-rate percolation, such as the nanoclusters suggested by Adachi et al. [K. Adachi, S. Iida, K. Hayashi, J. Mater. Res. 9 (7) (1994) 1866; K. Adachi, H. Kuno, J. Am. Ceram. Soc. 83 (10) (2000) 2441], which could consist in dissolved ruthenium. Indeed, several observations made here clearly indicate the presence of dissolved ruthenium in the glass matrix, like the modification of the glass density in presence of RuO2 particles or the diffusion-limited growth of RuO2 particles in the melt

Sintering behaviour of 45S5 bioactive glass

International audienceIn this study, we report on the effect of Bioglass® structural transformations on its sintering behaviour. While heating up to 1000 °C, five successive transformations occur: glass transition, glass-in-glass phase separation, two crystallization processes and a second glass transition. The sintering of the material exhibits two main shrinkage stages associated with the two glass transitions at 550 and 850 °C. At 580 °C, the glass-in-glass phase separation induces a decrease in the sintering rate immediately followed by the major crystalline phase crystallization (Na2CaSi2O6) between 600 and 700 °C, from the surface to the bulk of the particles. A complete inhibition of sintering takes place followed by a minor shrinkage effect due to crystallization. A plateau is then observed until the second glass transition temperature is reached. A modification of Frenkel's model allows the determination of the glass-in-glass phase separation kinetics and the identification of the structural transformations effects on sintering behaviour