Academic literature on the topic 'Hydrocolloïdes – Propriétés mécaniques'

La matrice extracellulaire (MEC) contrôle et maintient les principales activités biologiques telles que la survie, la prolifération et la différenciation cellulaire. Récemment, les hydrogels ont marqué une progression remarquable en tant que candidats dans le domaine de l'ingénierie tissulaire et de la médecine régénérative. Les hydrogels sont des réseaux polymériques hydrophiles ayant la capacité d’absorber une grande quantité d’eau et de fluide biologique. Les hydrogels présentent un support mécanique approprié pour les cellules tissulaires et fournissent des signaux chimiques et biologiques imitant la MEC native. Par conséquent, de nombreux hydrogels de nature biologique et chimique ont été développés dans le domaine de régénération tissulaire. Les propriétés mécaniques des hydrogels sont nécessaires pour induire les fonctions biologiques telles que l'adhésion, la prolifération et la différenciation cellulaire. L'objectif de la thèse était de développer des hydrogels à base de polymères et d'étudier l'effet de leurs propriétés physiques sur les activités biologiques des cellules podocytaires. Cette étude consiste de synthétiser et de développer des hydrogels à base de polyacrylamide hydrolysé (PAAm) où les propriétés physiques peuvent être adaptées et réglées sur une large gamme d’élasticité. Ces matériaux ont fourni une élasticité similaire à celle de la membrane basale glomérulaire (GBM) in vivo et ont représenté un candidat approprié pour la régulation des fonctions des cellules podocytaires. De même, la synthèse des hydrogels à la fois synthétiques et biologiques a pu imiter les propriétés biologiques et mécaniques de la MEC native. La combinaison des polymères à base de méthacrylate de gélatine et d'acrylamide (GelMA-AAm) a été synthétisée et analysée. Ces hydrogels ont montré des propriétés mécaniques ajustables imitant l'élasticité native du GBM du rein et une fixation significative des podocytes sans modification de surface par des protéines d'adhésion. Ce travail consiste à étudier la physiologie cellulaire et à développer un système microfluidique afin de suivre les fonctions rénales dans les états normales et défectés
Extracellular matrix (ECM), non-cellular component, regulates and maintains the main biological activities of cells such as cellular survival, proliferation and differentiation. Recently, hydrogels scaffolds have shown a remarkable advancement as candidates for tissue engineering and regenerative medicine. Hydrogels are defined as hydrophilic polymer network having the ability to hold a large amount of water and biological fluid. Various natural and synthetic hydrogels have been studied and developed in many tissue regeneration purposes. They provide an appropriate mechanical support, chemical and biological cues mimicking the native extracellular matrix (ECM). These artificial matrices characteristics contribute to induce the cellular functions as adhesion, proliferation and differentiation. The thesis aim was to develop polymers based hydrogels and to study the effect of their physical properties on podocyte kidney cells. Synthetic hydrolyzed polyacrylamide based hydrogel (PAAm) was the choice of study where the physical properties can be tailored and tuned over a wide range. These scaffolds have provided elasticity similar to the in vivo glomerular basement membrane (GBM) and have shown a suitable candidate for the regulation of podocyte functions. Moreover, the development of synthetic and biologic hybrid hydrogels was able to mimic the biological and mechanical properties of native ECM. The combination of gelatin methacrylate and acrylamide (GelMA-AAm) based hydrogels have been investigated and has shown tunable mechanical properties mimicking the native kidney GBM elasticity and a significant attachment of podocytes without any surface functionalization with adhesion proteins. This work permits to investigate the cellular physiology and to develop kidney-on-chip in order to study the functions of kidney on both healthy and diseased states

Récemment, les recherches sur les hydrogels se sont focalisées sur la substitution de la réticulation chimique par des liaisons non-covalentes permettant de moduler les propriétés de ces matériaux. Dans ce cadre, nous avons synthétisé un réticulant non-covalent basé sur le complexe de coordination entre deux terpyridines et un cation de fer(II). Nous avons mené une étude comparative entre deux gels de polyacrylamide synthétisés par copolymérisation radicalaire soit avec le réticulant supramoléculaire soit avec un réticulant chimique classique (MBA). Cette étude a montré la similitude de la structure des deux gels à l’échelle du réseau élastiquement actif qui contrôle les propriétés mécaniques des gels. Malgré des différences structurales observées à plus petite échelle, les gels chimiques et supramoléculaires ont des comportements rhéologiques identiques. En dépit de la grande stabilité de la liaison supramoléculaire, il est possible de défaire le complexe à la base du réticulant en modifiant le pH ou le degré d’oxydation du fer. Nous avons étudié la stimulabilité du gel supramoléculaire en s’attachant à la compréhension des mécanismes de clivage du réticulant. Un choix judicieux du stimulus conduit, par clivage total du gel, à l’obtention d’une solution de polymère qui autorise l’étude à posteriori de la structure du gel initial. Il est aussi possible d’étendre la gamme des propriétés mécaniques des gels supramoléculaires grâce au clivage partiel. Le mélange des deux types de réticulation au sein d’un même gel offre des perspectives intéressantes en alliant la stimulabilité de la réticulation supramoléculaire à la conservation d’un réseau par la réticulation chimique
Lately, the research about hydrogels focused on the substitution of chemical crosslinkers by non-covalent bonds that allows to tune the gel properties. Within this scope, we developed a new non-covalent crosslinker by using the coordination complex between two terpyridines and an iron(II) cation. First, we achieved a comparative study between two polyacrylamide gels that were synthesized by a radical copolymerization with either the supramolecular crosslinker or a commonly used chemical crosslinker (MBA). This study revealed that both gels feature a similar structure at the length scale of the elastically effective network that directly controls the mechanical properties of the gels. Thus, despite some structure differences at lower length scales, both types of gels show the same rheological behavior. We also showed that even if the supramolecular bond is highly stable it is still possible to cleave the complex of the supramolecular crosslinker by modifying the pH or the iron oxidation state. We extensively studied the stimuli-responsiveness of the supramolecular gel and improved our knowledge of the supramolecular crosslinker cleavage mechanisms. A smart choice of the stimulus leads to the formation of a polymer solution by total cleavage allowing a posteriori study of the gel structure prior to breaking. The partial cleavage of the supramolecular gel widens the range of its mechanical properties. Eventually, the mix of the two types of crosslinking junctions into a single hydrogel provides interesting perspectives since it combines the stimuli-responsiveness of the supramolecular crosslinker to the gel structure preservation thanks to the chemical network

Le but de cette thèse est de faire évoluer les connaissances et la compréhension des systèmes lubrifiants en milieux aqueux, synthétiques comme biologiques. Pour cela, nous élaborons des systèmes de monocouches auto-assemblées de microgels thermosensibles de pNIPAM cationiques afin d’en étudier les propriétés mécaniques et nanotribologiques. Nous mettons au point plusieurs synthèses de microgels afin d’étudier l’effet de l’élasticité sur le comportement tribologique. Nous regardons également l’effet de la nature du greffage des microgels en sur-face, en élaborant une méthode de couplage chimique novatrice, pour comparer les propriétés de monocouches physi- et chimisorbées. Nous étudions les propriétés mécaniques en mi-lieux aqueux des couches des différents microgels en fonction de la température, de la nature du greffage et du sel en présence, à l’aide d’une Microbalance à Cristal de Quartz avec mesure de Dissipation (QCM-D). Le coeur de notre étude est réalisé à l’aide d’un Appareil de Forces de Surface (SFA) modifié pour permettre des mesures tribologiques, dont les résultats seront traités en deux parties. La première consiste à caractériser les forces normales de surface lors-que l’on comprime deux surfaces décorées de microgels. La seconde est constituée de l’ana-lyse de ces surfaces sous compression et cisaillement. Nous explorons les propriétés lubrifiantes du système et observons l’apparition une force de normale dépendant de la vitesse de cisaillement, et dont nous cherchons l’origine. Nous avons ainsi découvert un mécanisme propre au substrat souple, décoré de particules discrètes avec un contact répulsif sans friction à longue portée
The aim of this project is to advance the knowledge and understanding of lubricating systems, whether synthetic or biological, in aqueous media. For this purpose, we develop self-assem-bled monolayer 2D-arrays of cationic pNIPAM thermosensitive microgels in order to study their mechanical and nanotribological properties. We establish several synthetic routes to modulate the microgel rigidity and study its effect on the tribological behaviour. We also look at the effect of the grafting nature of microgels on the substrate, by developing an innovative chemical coupling method, to compare the properties of physisorbed and chemisorbed mon-olayers. We probe the mechanical properties of the microgel layers in aqueous environment while varying the temperature, the nature of the grafting and the salts added to the system, primarily by using a Quartz Crystal Microbalance with Dissipation monitoring (QCM-D). The core of our study is performed using a modified Surface Forces Apparatus (SFA) which allows for tribological measurements, the results of which will be treated in two parts. First, we char-acterise the normal surface forces when compressing two surfaces decorated with the micro-gel layers. Second, we study the behaviour of these surfaces under compression and shear. We explore their lubricant properties and observe the appearance of a shear-induced velocity-dependent lift force, whose origin we seek to determine. We thus discovered a mechanism specific to a compliant substrate, decorated with discrete particles presenting a repulsive con-tact without friction at long range

Les propriétés thermiques et mécaniques remarquables des tissus biologiques sont associées à l'assemblage fibrillaire multi échelle de collagène. Cette structure supramoléculaire complexe reste difficile à reproduire in vitro car pas entièrement rationalisée. D'autre part, l'approche synthétique des hydrogels de collagène reste souvent limitée à des concentrations faibles en collagène nécessitant le renforcement soit par d'autres polymères, soit par des réticulations chimiques irréversibles. Bien qu'étant en partie fibrillaire, ces gels n'ont pas d'ultrastructure et de comportement biomimétiques. De plus, il est difficile de rationaliser leurs propriétés en raison de la variabilité des procédés in vitro et de la faible quantité d'échantillons. Ce travail vise donc à apporter une contribution rigoureuse sur l'élaboration d'hydrogels biomimétiques purs en collagène de type I (> 95 wt% d'eau) à l'état de référence. Un ensemble d'observations microscopiques et d'essais uniaxiaux ont été réalisés pour décrire les relations entre la structure et les propriétés mécaniques des gels à l'équilibre dans l'eau. Divers conditionnements chimiques et mécaniques ont été utilisés pour appréhender la dynamique et remodeler ces réseaux. Les effets de pH et de force ionique ont été traités indépendamment en prenant en compte le caractère polyampholyte du collagène. Si l'effet du pH est peu marqué dans les gammes usuelles autour de pH=7, l'ajout de sels a un très fort impact même à faible concentration (< 10 mM). La force ionique affecte grandement la structure fibrillaire conduisant à des diminutions de stabilités. Les propriétés des gels ont pu aussi être ajustées via la mécanique en s'appuyant sur la forte viscoélasticité du réseau de collagène. Les micro-mécanismes de déformation associés ont été étudiés par SAXS pour caractériser la réorientation fibrillaire. Celle-ci a aussi été évaluée en examinant des échantillons plus fins sous forme de filaments a priori plus propice à l'alignement : des structures hautement anisotropes ont pu été générées atteignant plusieurs MPa de module. Ainsi, les réseaux fibrillaires de collagène, exemptés de toute chimie covalente, constituent des matrices remodelables et versatiles pour des applications biomédicales
The excellent thermal and mechanical stability of biological tissues are known to originate from the efficient multiscale fibrillar assembly of collagen. Yet, this complex structure is not fully understood and challenging to mimic in vitro. Collagen hydrogels are usually very low concentrated or reinforced either with others polymers or by rough chemical cross-linking. Despite being fibrillar, most gels do not exhibit a dense biomimetic network resulting in soft or brittle responses. Besides, it is hard to rationalize the fibrillar behaviour due to the variability of the in vitro processes and the low amount of samples. Thus, this work aims to provide a comprehensive study of biomimetic hydrogels of pure collagen type I (> 95 wt% water) at a reference state. A set of microscopic and uniaxial testing techniques were developed to describe the relationship between structure and equilibrium mechanical properties in water. Various chemical and mechanical conditioning methods were used to capture the dynamics and remodelling of the network. The effects of pH and ionic strength were addressed independently and discussed with the polyampholytic nature of collagen. While the effect of pH is not very pronounced in the usual ranges around pH= 7, the addition of salts has a very strong impact, even at low concentration (< 50 mM). The ionic strength greatly affects the fibrillar structure leading to a decrease in stability. Gel properties were also tuned by mechanical training relying on the high viscoelasticity of the collagen network. The micromechanisms of deformation were studied by SAXS to assess the fibrillar reorientation. This was also evaluated in thinner collagen filaments where strong alignment is expected: highly anisotropic structures were created reaching several MPa modulus. Thus, collagen fibrillar networks, without any covalent chemistry, definitely constitute an efficient and versatile matrix for biomedical applications

Les hydrogels injectables et auto-réparants suscitent un intérêt particulier dans les domaines de l'ingénierie tissulaire et de la médecine régénératrice. En raison de la nature dynamique de leurs réticulations, ces gels peuvent être pré-formés dans des seringues, extrudés sous cisaillement et s’auto-réparer spontanément après arrêt de la déformation mécanique. Au vu du potentiel que peuvent offrir les polymères fonctionnalisés par des acides boroniques pour la fabrication de gels covalents réversibles, nous avons développé des hydrogels injectables d’acide hyaluronique (HA) réticulés par des liaisons esters boronates pour des applications esthétiques et biomédicales. Pour élaborer de tels gels avec des propriétés optimisées, nous avons exploré l’effet de la nature du dérivé d’acide boronique ainsi que du motif saccharidique greffés sur le HA sur les propriétés rhéologiques dynamiques des gels. Parmi les différents dérivés d'acide boronique, le benzoboroxole (BOR) a été choisi en plus de l'acide phénylboronique (PBA) pour complexer différents motifs saccharidiques greffés sur le HA. Comparé au PBA, le dérivé BOR est, en effet, capable de se complexer de manière plus efficace à pH neutre et avec une plus grande variété de composés saccharidiques, en particulier les glycopyranosides. Cette étude a démontré que les propriétés rhéologiques dynamiques des assemblages de HA formés par complexation des unités de BOR ou PBA avec les différents sucres sont étroitement liées à la dynamique des échanges moléculaires et à la thermodynamique des pontages. En outre, nous avons également établi pour la première fois la possibilité d’obtenir des hydrogels de HA auto-réticulants à pH physiologique via des interactions multivalentes entre les unités de BOR greffées sur le HA et des groupements diols se répétant sur la chaîne polysaccharidique. Outre le BOR, la capacité de son homologue cyclique à six chaînons, la benzoxaborine, et d’un nouveau dérivé original similaire à ce composé a été explorée en tant que nouveaux sites de complexation de saccharides pour la formation de réseaux de HA réversibles. Compte-tenu des propriétés injectables, d'auto-réparation et de réponse à différents stimuli démontrées par ces nouveaux hydrogels de HA, ces biomatériaux apparaissent comme des candidats prometteurs pour de nombreuses applications innovantes dans le domaine biomédical, notamment pour l'ingénierie tissulaire et la thérapie cellulaire
Injectable and self-healing hydrogels have recently drawn great attention in the fields of tissue engineering and regenerative medicine. Such gels can be pre-formed into syringes, be extruded under shear stress and show rapid recovery when the applied stress is removed due to the dynamic nature of their crosslinks. Given the exciting potential benefit of using boronic acid-containing polymers to construct dynamic covalent hydrogels, we explored this attractive strategy to design injectable boronate-crosslinked hydrogels based on hyaluronic acid (HA) for aesthetic and other biomedical applications. To design hydrogels with optimized properties, we investigated the effect of the nature of the boronic acid moiety as well as the sugar molecule grafted onto the HA backbone on the gel properties. Among arylboronic acid derivatives, benzoboroxole (BOR) was selected in addition to phenylboronic acid (PBA) as the binding site for sugar moieties grafted on HA. This choice was based on the efficient binding capability of BOR at neutral pH compared to PBA, and on its ability to complex glycopyranosides. With this study, we demonstrated that the dynamic rheological properties of the HA networks based on BOR- or PBA-saccharide complexation are closely linked to the molecular exchange dynamics and thermodynamics of the small molecule crosslinkers. Besides, we also established for the first time the feasibility of self-crosslinking HA hydrogels with extremely slow dynamics at physiological pH through multivalent interactions between BOR derivatives grafted on HA and diols from the polysaccharide chains. Finally, in addition to BOR, we demonstrated the unprecedented capacity of its six-membered ring homologue, benzoxaborin, and a new original benzoxaborin-like derivative as new carbohydrate binding sites for the formation of reversible HA networks. Taking into account the injectable, self-healing and stimuli-responsive properties showed by these new HA hydrogels, these biomaterials appear as promising injectable scaffolds for many innovative applications in the biomedical field, including in tissue engineering and cell therapy

Au cours des 30 dernières années, d'importants progrès ont été faits dans le domaine de l'oncologie. Les cancers pédiatriques ont été les grands bénéficiaires des progrès des thérapies anticancéreuses et aujourd'hui, le cancer de l'enfant peut être soigné, dans les pays développés, dans 75 à 80% des cas. Cependant, ces thérapies sont connues pour leurs effets gamétotoxiques, et seulement 33 % des garçons qui ont survécu à leur cancer durant l'enfance produisent du sperme de bonne qualité une fois arrivé à l'âge adulte. Actuellement, la seule mesure de préservation envisageable pour ces enfants est de procéder à un prélèvement et à une cryoconservation de tissu testiculaire. Aujourd'hui, il est donc important de mettre au point un procédé capable de produire des spermatozoïdes à partir de tissus testiculaire dans le but de restaurer leur fertilité. Pendant plusieurs décennies, les biologistes de la reproduction ont essayé de développer une technologie pour accomplir in vitro la spermatogenèse chez les mammifères. Malgré des investissements importants dans la recherche, aucune méthode n'a permis de reproduire in vitro l'ensemble de ce processus chez l'homme. Dans cette étude, la société de biotechnologie Kallistem a développée, en collaboration avec des partenaires académiques incluant le laboratoire Ingénierie des Matériaux Polymères (projet ARTIS financé par la Canceropôle Lyon Auvergne Rhône-Alpes) un système de culture tridimensionnel constitué d'un hydrogel de chitosane capable de réaliser in vitro l'ensemble de la spermatogenèse chez différents mammifères incluant l'homme. Le système de culture 3D est un hydrogel physique de chitosane sous forme de tube obtenu après neutralisation d'une solution aqueuse de chitosane, sans aucun agent réticulant. Avantageusement, le tissu testiculaire est confiné dans la lumière du tube ce qui permet de conserver l'architecture 3D in vivo des tissus. L'influence de plusieurs paramètres structuraux du chitosane et de paramètres liés au procédé d'élaboration sur la microstructure, les propriétés mécaniques et de diffusion des hydrogels a été évaluée, dans le but d'optimiser la capacité du système de culture à assurer la survie et la différentiation cellulaire
During the past 30 years, huge progress has been performed in the field of oncology. In particular, pediatric cancers have been the beneficiaries and can now achieve cure rates of 75-80% in developed countries. However, cancer therapies are known for their gametotoxic effects and only 33% of male children who have survived cancer during childhood produce sperm of normality quality when they are adults. Currently, the only feasible conservation protocol for these boys is to make a collection and cryopreservation of their testicular tissue. There is thus a need to provide a process enabling to produce spermatozoa starting from testicular tissue in order to restore fertility. For several decades, reproductive biologists have been trying to develop a technology to achieve spermatogenesis in vitro in mammals. Despite sustained investment in research, no method has now reproduced in vitro this entire process in humans. In this work, Kallistem (Biotech Company) has developed, in collaboration with academic laboratories including “Polymer Materials Engineering” laboratory (project ARTIS financed by the Cancéropôle Lyon Auvergne Rhône-Alpes) a 3D culture system made of chitosan hydrogel enabling to make a complete spermatogenesis in vitro in several mammals including human. The 3D culture system is a tube of chitosan physical hydrogel obtained from neutralization of aqueous chitosan solution, without any external cross-linking agent. Advantageously, the testicular tissue is confined in the lumen of tube which enables to reproduce in vivo 3-dimensional architecture. The impact of several material and processing parameters on microstructure, mechanical and diffusion properties of resulting hydrogels was evaluated, in order to optimize the culturing and maturation ability of 3D culture system

Cette thèse a pour objectif d’étudier les propriétés physico-chimiques de capsules à cœur liquide à base d'hydrogel d'alginate et de contrôler leur perméabilité et propriétés mécaniques par ajout des biopolymères. Ces capsules sont préparées par un procédé de sphérification inverse par extrusion goutte à goutte d’une solution de chlorure de calcium dans un bain à base d’alginate. Dans un premier travail, l’influence des polymères utilisés pour contrôler la viscosité du cœur liquide lors de la préparation des capsules sur la perméabilité et la stabilité mécanique a été étudiée. Les propriétés mécaniques des capsules ont été corrélées avec les propriétés viscoélastiques d’hydrogels d’alginate caractérisés par rhéologie oscillatoire aux faibles amplitudes. Un second travail, a consisté à élaborer des capsules composites avec une membrane de caséinate de sodium/alginate qui présentent une meilleure stabilité et une libération pH-dépendante d’un colorant utilisé comme molécule modèle. Comme perspective a cette étude, des hydrogels sphériques à base d’alginate et de caséinate de sodium, avec différentes architecture ont été développés et leur efficacité a été testée sur trois colorants. Enfin, l’influence de l’incorporation de la gomme laque dans la membrane ou comme revêtement externe a permis de mettre en évidence une amélioration des propriétés barrières vis-à-vis de molécules de faible masse moléculaire (riboflavine dans ce cas). Les capsules à base d’alginate ont un large spectre d’utilisation allant de la cuisine moléculaire à la biotechnologie ce qui nécessite une meilleure compréhension et contrôle de leurs propriétés physicochimiques en fonction de l’application visée
The aim of this thesis is to study the physicochemical properties of alginate liquid-core capsules and to control their permeability and mechanical properties by biopolymers blending. These millimeter-scale size capsules are prepared by a reverse spherification process by dripping a solution of calcium chloride into an alginate gelling bath. In a first work, the influence of polymers used to control capsule liquid-core viscosity (thickening agent) during capsules preparation on permeability and mechanical stability of the alginate membrane was investigated. The mechanical properties of capsules were correlated with viscoelastic properties of plane alginate hydrogels characterized by small amplitude oscillatory shear rheology. In a second work, composite capsules with a membrane of sodium caseinate / alginate were developed and showed improved stability and pH-dependent release of a dye used as a model molecule. As a perspective, composite alginate/sodium caseinate microspheres with different architectures were developed and their effectiveness was tested against three anionic dyes. This type of system has applications in the removal of dyes from industrial wastewater by an adsorption mechanism. Finally, the influence of shellac incorporation in alginate membrane or as an external coating layer resulted in enhanced physicochemical properties and decreased membrane permeability against low molecular weight molecules (riboflavin in this case). Alginate capsules have a wide range of applications ranging from molecular gastronomy to biotechnology which requires a better understanding and control of their physicochemical properties according to the target application

Ce travail concerne le développement de nouvelles méthodes de filage du chitosane ainsi que l’étude des propriétés morphologiques, mécaniques et biologiques des fibres obtenues, en vue de leur utilisation sous forme de fils et textiles dans des applications biomédicales (en particulier, la constitution de prothèses pariétales pour la chirurgie viscérale et de pansements pour le traitement des plaies chroniques). Les monofilaments sont élaborés à partir de solutions hydroalcooliques de chitosane. Les deux procédés décrits sont basés sur la gélification physique du polymère sans utiliser d’agent réticulant externe. L’étude systématique des paramètres physico-chimiques mis en jeu au cours de la formation des fibres a permis de déterminer les paramètres clés permettant le contrôle de la morphologie cristalline des fibres, notamment les fractions cristalline anhydre et hydratée. Les propriétés mécaniques des fibres de chitosane sont stables au moins jusqu'à 6 mois de stockage à l'ambiante, et ont pu être optimisées en jouant à la fois sur des paramètres « procédé » (étirages du filament aux différentes étapes du procédé d’élaboration) et sur des paramètres physicochimiques (concentration en chitosane dans le collodion, masse moléculaire du polymère et composition du solvant hydroalcoolique). L’observation de la morphologie des fibres à différentes échelles par diffusion/diffraction des rayons X et microscopie électronique en relation avec les propriétés mécaniques a permis d’appréhender l'évolution microstructurale au cours de l'étirage, notamment le mécanisme de formation de fibrilles d'une part, et les échelles clés pour l'interprétation du comportement à rupture des fibres (morphologie en agrégats de 100-300 nm). Enfin, une implantation en souscutané chez le rat de fibres de chitosane possédant différentes morphologies cristallines (anhydre et hydratée) a validé le potentiel de ces fibres pour leurs applications biologiques avec une excellente tolérance des biomatériaux implantés (réponses inflammatoire et tissulaire très limitées) et une faible biodégradabilité après 90 jours d'implantation
This work deals with the development of new chitosan fiber spinning processes and the study of morphological, mechanical and biological properties of obtained fibers, in the perspective of their use as yarns or textiles in biomedical applications (in particular, the design of abdominal reinforcement meshes for visceral surgery and wound dressings for the treatment of chronic wounds). The monofilaments were elaborated from hydroalcoholic chitosan solutions. The two processes that we described are based on the physical gelation of the polymer without using any external crosslinking agent. The systematic study of physico-chemical parameters occurring during the fiber formation allowed to determine the key parameters controlling the crystalline morphology of fibers, especially the anhydrous and hydrated crystalline fractions. The mechanical properties of chitosan fibers are stable at least up to 6 months of storage at ambient atmosphere, and were optimized by acting on processing parameters (filament stretching at different steps of its elaboration) and physico-chemical parameters (chitosan concentration in the dope, molecular weight of the polymer and composition of the hydroalcoholic solvent). The observation of the fiber morphology at different length scales by X-ray diffusion/diffraction and electronic microscopy in relation to their mechanical properties allowed us to comprehend the microstructural evolution during fiber stretching, including the mechanism of fibril formation and the key length scales to understand the behaviour at break of fibers (100-300 nm aggregate morphology). Finally, a subcutaneous implantation of chitosan fibers with different crystalline morphologies (anhydrous and hydrated) validated the potential of these fibers in their biological applications with an excellent tolerance of implanted biomaterials (very low inflammatory and tissue reactions) and a low biodegradability after 90 days of implantation