Tesi sul tema "Sciences des Biomatériaux"
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Dumas, Aline. "Cellules médullaires et biomatériaux implantables en site osseux". Phd thesis, Université d'Angers, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00433829.
Abstract (sommario):
Différentes stratégies associant des cellules médullaires et/ou des biomatériaux ont été étudiées pour la réparation du tissu osseux dans des modèles murins. Nous avons montré que H2O2 et NaOH, produits utilisés dans les procédés de purification industriels de greffons osseux allogéniques, induisent une détérioration matricielle de surface, diminuant l'adhésion, la prolifération et l'activité de cellules ostéoblastiques. NaHCO3 est apparu comme un agent nettoyant efficace, sans conséquences sur la qualité des greffons et leur cytocompatibilité. Des matrices osseuses ainsi purifiées ont été utilisées comme support pour la réparation par ingénierie tissulaire d'un défaut crânien de taille critique chez la souris. La construction cellules médullaires/matrice, élaborée in vitro, a induit in vivo une régénération osseuse rapide jusqu'au centre du déficit. L'induction de la différenciation ostéoblastique des cellules avant leur implantation n'a pas amélioré nos résultats. Une autre thérapie cellulaire ayant été étudiée est la transplantation systémique de cellules médullaires. L'irradiation corporelle totale et la transplantation ont induit une perte osseuse trabéculaire dramatique. Les cellules transplantées n'ont pas permis la restauration de la masse osseuse mais ont reconstitué un microenvironnement ayant modifié la microarchitecture des receveurs vers un phénotype donneur. Pour ces deux dernières études les cellules médullaires sont issues de souris transgéniques pour la GFP, permettant le suivi des cellules après implantation. L'immunodéplétion des cellules médullaires possédant le CD11b a permis d'enrichir fortement la population cellulaire en ostéoprogéniteurs.
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Tirado, Viloria Patricia Carolina. "Nouveaux biomatériaux saloplastiques basés sur des complexes de polyélectrolytes ultracentrifugés". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00788462.
Abstract (sommario):
Ce travail avait pour but de développer un nouveau type de matériaux basés sur des complexes polyelectrolytes. Ces matériaux ont été obtenus par l'ultracentrifugation des complexes soit d'origine naturelle ou soit d'origine synthétique. Le système de polyélectrolytes ainsi que les conditions dans lesquelles ces matériaux peuvent être obtenus, suivi par le choix du système optimal pour des études complémentaires ont été décrits. PAA / PAH CoPECs a été choisi comme systèmes modèles de synthèse et ses propriétés physico chimiques (composition, structure et les propriétés mécaniques) ont été décrits ici en détails. Nous avons montré que les propriétés de la composition, la structure et mécanique de le PAA/PAH CoPECs peut être contrôlée en modifiant les conditions d'assemblage (pH, concentration des polyélectrolytes, [NaCl], la vitesse et la commande de l'addition). Également, les conditions environnementales ([NaCl] et pH) ont également été utilisés pour contrôler la taille des pores et porosité des PAA/PAH CoPECs . Enfin, leur capacité à servir de support pour l'immobilisation d'enzymes a également été étudiée. Nous avons optimise les conditions d'assemblage afin de maintenir le maximum quantité de l'enzyme dans le complexe. Nous avons également démontré que CoPECs fournit la stabilisation à long terme, ainsi que la protection de l'enzyme à des températures élevées. Ainsi, PAA / PAH CoPECs sont des candidats potentiels pour être utilisé comme des supports pour l'ingénierie tissulaire et pour l'immobilisation d'enzymes.
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Chaubaroux, Christophe, e Christophe Chaubaroux. "Revêtements à base de collagène pour la fonctionnalisation de biomatériaux". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01062185.
Abstract (sommario):
La fonctionnalisation des biomatériaux est une stratégie probante et prometteuse développée pour favoriser l'intégration de biomatériaux dans un organisme vivant. Le dépôt de films multicouches de polyélectrolytes est une méthode de fonctionnalisation de surfaces particulièrement adaptée au recouvrement d'implants. Ces surfaces modifiées pourront ainsi interagir avec leur environnement biologique. Au cours de ce travail de thèse, nous avons développé un nouveau revêtement, à base de composés naturels, capable de recouvrir plusieurs types de surfaces. De plus, ces revêtements originaux peuvent être utilisés pour orienter certains phénomènes cellulaires. Dans la première partie de ce travail de thèse, nous avons mis au point un nouveau système de films multicouches à base de collagène et d'alginate. La réticulation chimique avec la génipine, un agent naturel d'origine végétale (Gardenia Jasminoide), stabilise ces constructions pour une utilisation en conditions physiologiques. Les études d'adhérence et de prolifération de cellules endothéliales humaines ont montré que ces revêtements à base de constituants naturels sont des supports adéquats en vue d'applications biomédicales. Nous avons ensuite déposé des films collagène/alginate sur des implants en titane précédemment recouvert d'un gel microporeux en poly(acide lactique). Nous avons pu montrer que les films collagène/alginate favorisent la prolifération de cellules épithéliales, ce qui permettrait une meilleure intégration des implants. Dans la deuxième partie de notre travail, nous avons développé une technique permettant d'obtenir des revêtements et des membranes à base de films multicouches collagène/alginate ayant des structures fibrillaires orientées. L'alignement fibrillaire s'obtient par simple étirement des substrats élastiques en poly(diméthyl siloxane) (PDMS) sur lesquels sont déposés les revêtements collagène/alginate. La déformation longitudinale du substrat induit un alignement préférentiel des fibrilles de collagène du revêtement. L'étude de l'influence du taux d'étirement sur l'alignement des fibres a montré qu'il était possible de moduler cet alignement. Enfin, nous avons observé que le comportement de différents types cellulaires (fibroblastes et astrocytes) est modifié par l'alignement fibrillaire. On note que les cellules s'alignent dans la même direction que les fibrilles de collagène. A l'évidence, l'organisation fibrillaire du revêtement conditionne la géométrie de l'étalement cellulaire. Les cellules s'allongent lorsque les fibrilles sont alignées. De plus, il apparaît que la direction des divisions cellulaires est guidée par la direction de l'alignement des fibrilles de collagène dans le revêtement étiré. Cela signifie que les cellules sont guidées par les fibrilles de collagène alignées.
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Nyangoga, Hervé Oscar. "Biomatériaux et angiogenèse : Utilisation dans les métastases et la reconstruction osseuses". Phd thesis, Université d'Angers, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00556598.
Abstract (sommario):
Dans des études animales, nous avons étudié le développement des métastases osseuses, leur vascularisation ainsi que des biomatériaux de comblement ou pouvant cibler l'angiogenèse. Nous avons utilisé le poly 2-hydroxyéthyl méthacrylate (pHEMA) connu pour sa biocompatibilité, pour fabriquer des microbilles fluorescentes portant à leur surface des charges anioniques ou cationiques. Les microbilles ont été incubées avec une lignée de cellules endothéliales qui internalisent de préférence les microbilles portant une charge anionique. Un silicone radio-opaque a été utilisé pour caractériser l'architecture en 3D des vaisseaux sanguins à différents stades d'évolution des métastases osseuses chez le rat. Nous avons montré au niveau des os tumoraux une hypervascularisation et une désorganisation importante de l'architecture vasculaire avec un réseau très dense de micro vaisseaux à l'aspect tortueux s'étendant dans toute la zone trabéculaire, envahissant la corticale et la diaphyse en sens rétrograde. Dans une autre étude, l'acide zolédronique, un puissant bisphosphonate ayant aussi un effet anti-angiogénique, a été utilisé de façon préventive dans un modèle de métastase osseuse chez le rat. Il permet la conversion des métastases du carcinome MatLyLu, initialement ostéolytiques, en formes ostéocondensantes en limitant les perforations corticales. Enfin, chez le lapin, dans un modèle de comblement osseux par le bêta tricalcium phosphate (β−TCP), nous avons montré que des anti-inflammatoires non stéroïdiens, utilisés en chirurgie osseuse, ne retardent pas l'ostéogenèse au contact du biomatériau. La vascularisation joue un rôle important dans le remodelage osseux normal mais aussi dans les ostéopathies bénignes et malignes ainsi que dans l'ostéointégration des biomatériaux utilisés pour le traitement des pertes de substance osseuse.
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Quignard, Sandrine. "Comportement des nanoparticules de silice en milieu biologique : des cellules aux biomatériaux". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00836093.
Abstract (sommario):
Le développement des nanotechnologies, tout en promettant des progrès remarquables, notamment dans le domaine biomédical, soulève de nombreuses questions : en particulier quel est comportement de ces nano-objets en milieu biologique ? La silice a une place particulière parmi ces matériaux puisqu'elle est utilisée dans des produits cosmétiques, posant ainsi la question de l'exposition cutanée, et étudiée pour développer des vecteurs de libération intracellulaire. Cette étude a pour but d'apporter des éléments de réponses sur le comportement de différentes nanoparticules de silice en milieu biologique, à travers le suivi des phénomènes suivants : agrégation et dissolution en milieu biologique, internalisation dans des cellules en culture 2D ou 3D, toxicité et devenir intracellulaire des particules. Pour se placer dans le contexte d'une exposition cutanée, l'étude a été menée sur des cellules humaines du derme, en exposition directe ou immobilisées dans un matériau modèle du derme à travers lequel les nanoparticules diffusent. On constate ainsi que la cinétique de dissolution des particules en milieu biologique est fonction de leur taille, l'internalisation est influencée par le diamètre et la composition des particules, les effets toxiques sont liés au nombre de particules plutôt qu'à la concentration massique, et enfin la dissolution intracellulaire peut être modulée par la taille et l'insertion de fonctions disulfures et permettre la libération de molécules encapsulées dans les particules. Il apparaît donc que les caractéristiques des nanoparticules (taille, charge de surface et composition) influencent leur comportement en milieu biologique et en présence de cellules
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Faudemer, Gonzague. "Contribution de l'analyse mécanique à l'étude des implants et des biomatériaux dentaires". Phd thesis, Université Sciences et Technologies - Bordeaux I, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00841306.
Abstract (sommario):
La solution la plus favorable cliniquement au remplacement des dents absentes est aujourd'hui la mise en place d'implants dentaires. Cette technique nécessite la maîtrise de plusieurs problématiques qui s'articulent autour des interfaces du système. Celles-ci sont au nombre de trois soit : l'interface os-implant, l'interface implant-pilier prothétique et l'interface pilier prothétique-prothèse. Dans cette étude, nous analysons les matériaux mis en présence au sein des interfaces et ce, par le biais de l'analyse mécanique afin d'apporter une contribution objective au choix clinique des matériaux par les praticiens. Les substituts osseux sont ainsi étudiés sous le prisme de leur stabilité mécanique, servant de trame à la reconstruction osseuse au contact de l'implant. Plusieurs systèmes implantaires (ensemble implant-pilier prothétique) sont ensuite étudiés pour en évaluer également la stabilité, gage de solidité du système et d'absence de dévissage. Enfin, plusieurs polymères dentaires sont évalués et comparés afin d'établir leur apport dans la solidité du complexe implanto-prothétique.
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Blouin, Stéphane. "Modèles animaux de perte osseuse bénigne et maligne utilisable pour l?évaluation de biomatériaux". Phd thesis, Université d'Angers, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00331369.
Abstract (sommario):
Plusieurs modèles animaux de perte osseuse ont été développés : le modèle du rat orchidectomisé (ORX) et paralysé par la toxine botulique (BTX), le modèle du rat injecté avec des cellules Walker induisant des métastases ostéolytiques, le modèle du rat injecté avec des cellules MAT-Ly-Lu induisant des métastases ostéocondensantes. Nous avons montré que la combinaison ORX-BTX avait des effets cumulatifs ; elle induit des changements microarchitecturaux et une perte osseuse massive et rapide due à une hausse rapide et transitoire du remodelage osseux. Le modèle ORX-BTX a été utilisé pour l'implantation d'un biomatériau injectable qui a été transitoirement remplacé par de l'os non mature résorbé ensuite sans être substitué par de l'os lamellaire mature. Des mesures densitométrique, histomorphométrique et microtomographique chez le rat ORX-BTX ont montré que le risédronate a un effet protecteur contre la perte osseuse trabéculaire et la modification de la microarchitecture et un effet plus modéré sur la perte osseuse corticale. La testostérone ne prévient pas la perte osseuse mais préserve la masse maigre corporelle. L'analyse de texture et la microtomographie ont permis de détecter et de différencier les altérations osseuses induites par métastases ostéolytiques ou ostéocondensantes. Nous avons également montré par études histologique et immunohistochimique que les interactions cellules cancéreuses-cellules stromales provoquent une production stromale de cytokines aboutissant à l'ostéoclastogénèse uniquement dans le microenvironnement osseux. Le microenvironnement osseux peut donc avoir un rôle important dans l'établissement et la prolifération métastatique.
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Loir, A. S. "Elaboration de couches minces de carbone par ablation laser femtoseconde pour application aux biomatériaux implantables". Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005448.
Abstract (sommario):
Ce travail concerne l'élaboration de couches minces de DLC (Diamond-Like Carbon) par ablation laser femtoseconde pour une application biomédicale : la prothèse de hanche. Les propriétés structurales, mécaniques et tribologiques des films de carbone ont été caractérisées et une tête sphérique de prothèse de hanche a été revêtue. Ce mémoire se divise en quatre parties : le premier chapitre présente les propriétés du carbone en couches minces, une revue des différentes techniques d'élaboration de ces films et les applications potentielles ou avérées de ces derniers. Le deuxième chapitre est consacré à la description des dispositifs expérimentaux utilisés lors de l'élaboration des revêtements et pour les différentes caractérisations. Le chapitre 3 expose les propriétés structurales, mécaniques et tribologiques pour les films élaborés et permet de valider la capacité de ces couches de ta-C (tetrahedral amorphous-Carbon) à répondre aux exigences du domaine biomédical. Le dernier chapitre est consacré au revêtement d'une tête sphérique de prothèse de hanche de diamètre 22,2 mm. Un décapage ionique in situ préalable au dépôt a été réalisé afin d'améliorer l'adhérence des films sur des substrats métalliques d'intérêt biomédical.
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Giroud, Fabien. "Biomatériaux d'électrode appliqués à la réalisation et à la caractérisation d'un biocapteur immunologique et de biopiles enzymatiques". Phd thesis, Université de Grenoble, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00690367.
Abstract (sommario):
Ce mémoire est consacré au développement d'un immunocapteur impédancemétrique et de deux biopiles enzymatiques. Premièrement, le poly(pyrrole-NHS) est utilisé pour l'immobilisation successive d'un modèle de la ciprofloxacine (CF) et de l'anticorps dirigé spécifiquement contre CF. La détection est réalisée par la spectroscopie d'impédance électrochimique. Elle détecte le déplacement en solution de l'anticorps. Le seuil de détection est de 1.10-12 g.mL-1. Deuxièmement, la production énergétique est abordée suivant deux approches. La première se base sur l'apparition d'un gradient de pH produit par deux enzymes (la GOx et l'uréase) et converti en f.e.m. en utilisant un couple rédox sensible au pH. La seconde, repose sur les propriétés biocatalytiques de la GOx d'oxyder le glucose et de la polyphénol oxydase de réduire le dioxygène. Cette pile est capable de fonctionner aussi bien in vitro que in vivo. Une fois optimisée, la pile affiche une f.e.m. de 315 mV et une puissance de 27 μW.
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Dietrich, Elodie. "Synthèse et études physico-chimiques de verres bioactifs denses et poreux.Applications en tant que biomatériaux en sites osseux". Phd thesis, Université Rennes 1, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00344630.
Abstract (sommario):
Ce travail concerne l'élaboration, l'étude physico-chimique et l'évaluation biologique de verres bioactifs purs et dopés, sous forme massive ou poreuse. Trois éléments dopants (Mg, Zn et Sr) ont été introduits, séparément puis simultanément, dans la matrice vitreuse. Les différents verres du système SiO2-CaO-Na2O-P2O5, synthétisés par fusion à haute température, présentent une structure amorphe et homogène. Leur réactivité chimique a été évaluée lors de tests in vitro en l'absence puis en présence de cellules. La bioactivité des verres est avérée par la formation d'une couche d'hydroxyapatite à leur surface. L'introduction d'éléments dopants influe fortement sur la dissolution de la matrice vitreuse, ainsi que sur la cinétique de formation et la cristallisation de la couche d'hydroxyapatite. Ces résultats ont été obtenus par un ensemble de techniques de caractérisations, telles que la DRX, l'IR, le MEB-EDX ou l'ICP-OES. La non-cytotoxicité des verres et une bonne prolifération cellulaire à leur surface a également été mise en évidence. En outre, une étude structurale originale sur la bioactivité des verres par RMN du Solide a mis en évidence la formation de deux nouvelles espèces de tétraèdres SiO4 dans le réseau vitreux et l'apparition d'une nouvelle composante PO43-(HA), caractéristique de l'hydroxyapatite, lors des tests in vitro. Par ailleurs, deux phosphosilicates présentant une porosité macro et micrométrique ont été synthétisés par réaction entre un nitrure, tel que TiN, et les oxydes du verre. Cette porosité a été créée après une mise au point des différents paramètres thermiques nécessaires à ce phénomène.
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Hamdi, Hadhami. "Amélioration de la thérapie cellulaire par greffes de biomatériaux cellularisés dans un modèle d'ischémie myocardique chez le rat". Phd thesis, Université René Descartes - Paris V, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00689003.
Abstract (sommario):
La transplantation cellulaire apparaît aujourd'hui comme une thérapie prometteuse pour certaines formes graves d'insuffisance cardiaque réfractaire aux traitements classiques. Nous avons tenté dans ce travail d'améliorer la thérapie cellulaire en agissant sur deux paramètres : la perte et la survie des cellules. Dans une première étape, nous avons comparé les effets de deux méthodes de couverture épicardique des cellules via des biomatériaux cellularisés (feuilles de cellules et une matrice de gélatine) par rapport à ceux des injections conventionnelles dans le myocarde. Nous avons choisi de transplanter des cellules souches musculaires pour une étude de preuve de concept. Une amélioration de la fonction contractile au bout de 1 mois associée à une amélioration de la rétention cellulaire, une augmentation du nombre de vaisseaux sanguins et une diminution du pourcentage de la fibrose ont été enregistrées dans les groupes de biomatériaux cellularisés par rapport au groupe des injections de cellules. Nous avons tenté de confirmer les bénéfices de la couverture épicardique avec un autre type cellulaire. Nous avons choisi d'utiliser des cellules souches stromales d'origine adipeuse (ADSC pour Adipose Derived Stroma/Stem Cells). Toutefois, et malgré les bénéfices fonctionnels apportés lors des greffes, les feuilles d'ADSC étaient difficilement maniables lors de la chirurgie. De plus, les ADSC ont été incapables de générer de nouveaux cardiomyocytes s'intégrant électriquement et mécaniquement dans le tissu receveur. L'objectif de " régénération " myocardique requiert l'apport de cellules ayant un potentiel de différenciation cardiaque et devrait donc pouvoir être atteint avec des cellules souches embryonnaires (CSE). Nous avons choisi de travailler avec ce type cellulaire en raison de la possibilité de dériver, à partir de ces cellules, de véritables progéniteurs des cardiomyocytes. Pour limiter les conditions hypoxiques de l'environnement ischémique, nous avons co-transplanté les progéniteurs cardiaques dérivés des CSE humaines avec des ADSC afin d'en exploiter les propriétés trophiques, et d'optimiser ainsi la survie du greffon. Les deux populations cellulaires ont été transférées sur le myocarde infarci via, une matrice de gélatine (GELFILM™) qui représente de meilleures propriétés mécaniques. Lors de cette étude, nous avons remarqué une préservation contre le remodelage ventriculaire à court (1mois) et long (6mois) terme chez les animaux greffés avec les patchs co-ensemencés par rapport aux animaux recevant le patch seul et l'étude des patchs composites a montré la présence de cellules humaines in vitro mais pas in vivo, probablement à cause d'une maîtrise insuffisante du rejet. Notre travail a donc consisté en une analyse systématique de plusieurs paramètres fondamentaux de thérapie cellulaire (méthode de transfert des cellules, limitation des conditions de mort cellulaire après greffes, choix du type cellulaire). Les résultats obtenus valident l'emploi des matrices cellularisées déposées sur l'épicarde. Il convient maintenant d'optimiser la nature du biomatériau, les conditions de culture des progéniteurs cardiaques avec des cellules trophiques dans le but d'améliorer la survie du greffon.
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Beuvelot, Johanne. "Biomimétisme, Cytocompatibilité et Cytodynamique". Phd thesis, Université d'Angers, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00542399.
Abstract (sommario):
L'influence d'un revêtement de type RGD sur du Ticp sur l'adhésion, l'étalement et la minéralisation des ostéoblastes a été étudié. Ce revêtement accélérait la vitesse de minéralisation et augmentait la surface des zones de minéralisation. Des CNTs fonctionnalisés ont été utilisés pour induire la calcification dans le but de mimer in vitro la minéralisation des fibres de collagène dans le tissu osseux. Après 14 jours d'incubation dans un liquide biosynthétique, les CNTs fonctionnalisés ont induit la formation de calcosphérites, similaires à ceux formés dans le woven bone. Ce modèle de calcification in vitro biomimétique, mis au point sur des polymères dans notre laboratoire, a permis d'étudier l'incorporation du Sr2+ dans le minéral osseux et sa désorption. Sr2+ a été incorporé dans le minéral lors de la calcification sans induire de changement des paramètres du cristal ou de la cristallinité quelque soit la concentration initiale en Sr2+. La désorption du Sr2+ a été rapide initialement avec libération de 20 à 25 % en 16 jours, puis plus lente pour atteindre 30 % après 61 jours. Enfin, les observations en cytodynamique ont permis de voir les premières étapes d'adhésion cellulaire et de colonisation du β-TCP. Les séquences vidéo réalisées sur 8 jours de culture, ont permis d'observer la prolifération des ostéoblastes (SaOs-2) qui sembla se produire en direction des particules de β-TCP pour venir en contact direct avec les particules. Les macrophages (J774-2 et macrophages péritonéaux de souris) ne proliféraient pas mais venaient au contact direct des particules pour les dégrader. Les observations MEB ont permis de constater que les cellules émettaient des prolongements cytoplasmiques et s'étiraient pour venir se fixer et ensuite s'étaler à la surface du biomatériau. Les données obtenues grâce aux observations faites avec la vidéomicroscopie sur long terme nous ont permis de confirmer la cytocompatibilité et la biodégradabilité du β-TCP.
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Fritsch, Andreas. "Interprétation multi-échelle de l'élasticité et de la résistance de l'os et des biomatériaux en hydroxyapatite, vitrocéramique ou titane : une approche basée sur la microcéramique des milieux continus". Phd thesis, Ecole des Ponts ParisTech, 2009. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00005635.
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Gallino, Enrico. "Etude et développement de dépôts d'allylamine assistés par plasma basse pression spécifiques aux stents coronariens recouverts". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2010. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00594568.
Abstract (sommario):
Etude et développement de dépôts d'allylamine assistés par plasma basse pression specifiques aux stents coronariens recouverts Les stents coronariens sont des dispositifs médicaux, généralement fabriqués en acier inoxydable 316L, utilisés pour traiter des maladies cardiovasculaires comme l'athérosclérose. Les stents recouverts ou à relargage contrôlé de médicaments sont des solutions prometteuses pour réduire les phénomènes de resténose. Ce travail a pour objectif le développement d'un procédé plasma basse pression capable de déposer une couche de polymère permettant de protéger la surface des stents contre l'agressivité du milieu physiologique. L'allylamine est choisie comme précurseur moléculaire pour assurer un taux élevé de fonctions amines primaires. Ces fonctions pourront être utilisées, successivement, pour l'immobilisation de molécules bioactives afin d'augmenter la biocompatibilité des stents. Les dépôts sont effectués sur des substrats d'acier inoxydable 316L en utilisant un réacteur plasma basse pression (70 kHz). Les différentes techniques d'analyse de surface utilisées (angle de contact, XPS, FTIR-ATR) montrent que les variations de puissance de la décharge et du temps de traitement ne modifient pas significativement la composition chimique de surface des dépôts. Cependant, grâce à une technique de dérivation chimique nous avons mis en évidence une meilleure sélectivité vis-à-vis des fonctions amines primaires pour les couches déposées à faibles valeurs de puissance. En effet, des analyses in-situ de la phase plasmagène (spectrométrie de masse, spectroscopie d'émission optique) révèlent qu'une augmentation de la puissance de la décharge conduit à l'augmentation de son caractère énergétique et, ainsi, à l'augmentation du taux de fragmentation du précurseur. La stabilité des revêtements au lavage dans l'eau de-ionisée a été aussi évaluée. Les dépôts obtenus pour une puissance de la décharge de 2W présentent le meilleur compromis entre rétention des fonctions amines primaires et stabilité. Enfin, nous avons évalué les propriétés d'adhérence des couches après déformation plastique en utilisant le " small punch test ", permettant de reproduire les conditions qu'on retrouve lorsque les stents sont déployés dans les artères. Les dépôts présentent des adéquates propriétés de cohésion et d'adhérence au substrat pour répondre à la déformation sans se fissurer et/ou délaminer. Ces résultats montrent que les couches d'allylamine déposées par procédé plasma basse pression présentent des caractéristiques prometteuses afin d'être utilisées comme revêtement performant pour les stents coronariens. Plasma Polymerized allylamine films deposited on 316L stainless steel
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Mayer, Nathalie. "Recherche translationnelle appliquée au cartilage : approche multifactorielle combinant chondrocytes humains, facteurs de différenciation, biomatériaux et bioréacteurs pour la reconstruction du cartilage hyalin". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01058306.
Abstract (sommario):
Les lésions de cartilage ne cicatrisent pas spontanément et la réparation de ce tissu est un challenge. Les techniques chirurgicales restant insatisfaisantes, la thérapie cellulaire et l'ingénierie tissulaire sont maintenant envisagées. La transplantation de chondrocytes autologues (TCA) existe déjà mais cette procédure nécessite l'amplification des chondrocytes qui s'accompagne d'une perte du phénotype différencié (dont l'indicateur est le collagène de type II), au profit d'un phénotype fibroblastique (dont l'indicateur est le collagène de type I, retrouvé dans les tissus fibreux). La TCA conduit donc à une greffe de chondrocytes dédifférenciés produisant un fibrocartilage, dont les propriétés mécaniques sont différentes du cartilage hyalin natif. L'objectif de mes travaux était de développer un nouveau kit d'ingénierie tissulaire du cartilage par association de chondrocytes humains, de biomatériaux et d'une sélection de facteurs solubles. Nous avons utilisé le cocktail FGF-2/insuline (FI) pour l'amplification cellulaire et le cocktail BMP-2/insuline/T3 (BIT) pour redifférencier les chondrocytes dans des éponges de collagène. Nos résultats ont montré que cette combinaison permet la synthèse d'une matrice cartilagineuse dans les supports collagène. Cependant, cette synthèse s'est trouvée favorisée en périphérie des éponges cultivées en conditions statiques. Nous avons ensuite utilisé un bioréacteur pour perfuser les éponges et nos résultats ont révélé alors un dépôt plus homogène de cartilage dans ces supports. De manière très intéressante, nous avons aussi observé l'arrêt de l'expression du collagène de type I. Ainsi, notre approche multifactorielle combinant des chondrocytes humains, des biomatériaux collagène, une combinaison FI-BIT et une culture en perfusion permet la reconstruction d'un cartilage non fibrotique
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Rémy, Denise. "Contribution à l'étude des prothèses articulaires : aspects relatifs à la biomécanique articulaire chez le chien et amélioration des biomatériaux par implantation ionique en azote". Lyon 1, 1996. http://www.theses.fr/1996LYO10216.
Abstract (sommario):
La definition du cahier des charges des protheses articulaires necessite une connaissance approfondie de la biomecanique de l'articulation consideree tant en ce qui concerne ses mouvements, leurs directions, leurs amplitudes, qu'en ce qui concerne les forces qui s'y exercent, leurs directions, leurs intensites. Les biomateriaux mis en uvre, choisis en fonction de leur biocompatibilite, devront permettre les deplacements articulaires et devront resister, avec le temps, aux forces auxquelles ils sont soumis ainsi qu'aux moments induits par les forces et les deplacements. Ce memoire traite ces deux aspects du cahier des charges des protheses articulaires. Celles-ci concernent aussi bien l'homme que l'animal. L'arthroplastie totale de hanche, en l'occurrence, est, depuis plusieurs decennies, pratiquee relativement frequemment chez le chien. La partie relative a la biomecanique articulaire presente une etude realisee sur le membre pelvien du chien de race berger allemand a l'aide de systemes d'analyse du mouvement et d'une plate-forme dynamometrique. Apres demonstration de la faisabilite, un protocole d'analyse a la fois cinematique et cinetique a ete mis au point et sa validation a ete amorcee a partir d'essais menes chez sept chiens sains et un chien dysplasique. Il s'agit la d'une etude preliminaire dont la poursuite permettra de connaitre les conditions de fonctionnement physiologique et dynamique des articulations du membre pelvien. L'amelioration des biomateriaux par implantation ionique en azote interesse la surface forttante des protheses. La seconde partie de ce memoire concerne l'alliage ti-6al-4v implante en ions azote et son frottement contre le polyethylene a haute densite. L'implantation ionique en azote de l'alliage ti-6al-4v ameliore sa resistance a l'usure et ses qualites tribologiques dans le couple de frottement considere. Cette implantation ionique doit etre parfaitement maitrisee. Si tel est le cas pour des surfaces planes, il n'en va pas de meme pour des geometries spheriques comme les tetes femorales de protheses de hanche. Aussi les conditions d'implantation de telles tetes en ti-6al-4v ont-elles ete etudiees afin d'obtenir une repartition des ions azote la plus homogene possible. Les surfaces et sous-surfaces implantees ont ete analysees, essentiellement par xps (xray photoelectron spectroscopy), de maniere a connaitre leur composition et a apprehender leurs qualites tribologiques. Dans ce memoire, l'aspect biomecanique relatif au fonctionnement de l'articulation et celui des biomateriaux focalise sur l'amelioration des surfaces frottantes ont ete analyses dans une meme etude pluridisciplinaire, mettant en evidence les specificites des problemes relatifs aux implants articulaires
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Miranda, Jiménez Anamar. "Développement de revêtements proactifs et antibactériens pour la biointégration tissulaire d’implants biomédicaux". Electronic Thesis or Diss., CY Cergy Paris Université, 2023. http://www.theses.fr/2023CYUN1266.
Abstract (sommario):
L’intégration à long terme de dispositifs médicaux trans-tissulaires, comme les implants dentaires ou les prothèses orthopédiques transcutanées intra-osseuses, est généralement compromise par une faible adhésion entre l’implant et les tissus mous environnants, créant une brèche susceptible d’entrainer une colonisation bactérienne et un risque d'infections. Ces complications peuvent conduire à la perte de l’implant et les coûts économiques associés sont élevés. La fonctionnalisation des surfaces par des films minces de polyélectrolytes formés par la technique Layer-by-Layer (LbL) pourrait générer une interface bifonctionnelle permettant de favoriser le dialogue matériau-cellule et l’accroche des tissus mous, tout en conférant des propriétés antibactériennes empêchant la colonisation par des pathogènes.Un film mince composé de fibronectine (Fn), glycoprotéine de la matrice extracellulaire connue pour ses propriétés pro-adhésives, et d’α-poly-L-lysine de faible poids moléculaire (30 résidus, PLL30) possédant des propriétés antibactériennes, a été construit par la technique LbL. Les films PLL30-Fn, favorisent l'adhésion et la prolifération de fibroblastes gingivaux humains (HGF) et présentent des propriétés antibiofilm modérées contre Streptococcus mutans (S. mutans) (-2,8 log10) et limitées contre Staphylococcus aureus (S. aureus) et Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans). Des modèles de co-culture ont montré que dans un scénario d'infection pré-implantatoire les films inhibent l’adhésion bactérienne et protègent les HGF, favorisant leur prolifération. Dans un modèle d'infection post-implantatoire, les films minces n'empêchent pas la prolifération bactérienne mais diminuent la capacité de S. aureus à infecter les HGF. La fonctionnalisation d’alliages de Titane a montré que la nature du matériau et sa topographie ne compromettent pas l'assemblage du film mince.L’incorporation d’acide poly-L-glutamique (PGA), un polyélectrolyte pur biodégradable dans les LbL associé au PLL30 n’améliore pas propriétés antibactériennes du film. Le PLL30 associé au carvacrol, une molécule naturelle aux propriétés antimicrobiennes, sous forme de particules présentent une forte efficacité antibiofilms contre S. aureus en solution, en particulier lorsqu'un PLL de haut poids moléculaire (70-150 KDa) est utilisé (5,7 log10). Cependant, cet effet est perdu lorsque les particules sont incorporées dans des films à base de PGA. Enfin, l’incorporation de l'antiseptique synthétique polyhexaméthylène biguanide dans les films (PLL30-PGA)(PHMB-PGA), à une concentration de 80 mg/ml, inhibe la croissance de S. aureus (-4,2 log10), et présente une action antibiofilm modérée pour A. actinomycetemcomitans (-2,6 log10) et S. mutans (1,3 log10). La cytocompatibilité de ces revêtements envers le HGF doit cependant encore être amélioréeThe long-term success of osseointegrated trans-tissular medical devices, such as dental implants and intraosseous transcutaneous amputation prosthesis, is usually compromised by a poor fixation between material and surrounding soft tissue, leading to a breach open to bacterial colonization and infection. These complications have been associated with increased morbidity and high medical costs, making this condition a major public health issue. Thin films formed by the Layer-by-Layer (LbL) technique are an attractive surface functionalization approach, since they may act as reservoir of bioactive molecules that guide cellular behavior on the material surface. In this regard, the aim of this thesis has consisted in the development of bifunctional biomimetic LbL coatings, able to enhance soft tissue integration while providing bactericidal activity to trans-tissular implants.LbL films have been built using the extra-cellular matrix glycoprotein fibronectin (Fn), due to its pro-adhesive properties, and a low molecular weight α-poly-L-lysine (30 residues, PLL30), for its intrinsic antimicrobial properties. The Fn-enriched PLL30-Fn films promoted human gingival fibroblasts (HGF) adhesion and proliferation but presented weak antibiofilm effect against Staphylococcus aureus (S. aureus) and Aggregatibacter actinomycetemcomitans (A. actinomycetemcomitans), and a moderate action towards Streptococcus mutans (S. mutans) (2,8 log10 reduction). The co-culture of both procaryotic and eucaryotic cells in a pre-implantation scenario proved that the coatings are able to inhibit bacterial adhesion and protect and boost HGF proliferation. In a post-implantation infection model, the films did not avoid bacterial colonization, but the capacity of S. aureus to invade/infect? HGF significantly decrease . LbL films were also built on two Ti alloys, proving that the material and topographic characteristics do not compromise thin film assembly.The antibacterial properties of LbL films were not improved when PLL30 was combined with poly-L-glutamic acid (PGA), a pure biodegradable polyelectrolyte. PLL was then emulsified with carvacrol, an antimicrobial essential oil, and the emulsion in solution exerted strong efficiency against S. aureus biofilms, particularly when a high molecular weight PLL (70-150 KDa) was utilized (5,7 log10). However, this effect was lost when the particles were incorporated into PGA-based films. Finally, the adsorption of a synthetic antiseptic polyhexamethylene biguanide (PHMB) within (PLL30-PGA)(PHMB-PGA) films, at a concentration of 80 mg/ml, inhibited the growth of S. aureus (-4,2 log10), and had moderate action for A. actinomycetemcomitans (-2,6 log10) and S. mutans (1,3 log10). The cytocompatibility of these coatings towards HGF should be now further enhanced
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Dupasquier, Florence. "Hydrogels physiques de chitosane pour la régénération in vivo du tissu cutané après brûlures du troisième degré". Phd thesis, Université Claude Bernard - Lyon I, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00830801.
Abstract (sommario):
Ce travail concerne l'étude des propriétés biologiques d'hydrogels physiques bicouches de chitosane, dont l'usage est destiné à la cicatrisation des brûlures du 3ème degré. L'étude bactériologique a révélé que les dispositifs présentaient des propriétés bactériostatiques voire bactéricides de grand intérêt pour l'application visée. L'étude à long terme de la cicatrisation en présence des hydrogels physiques bicouches de chitosane a montré que ces dispositifs permettent la reconstruction d'un tissu bien organisé, bien vascularisé et aux propriétés mécaniques et esthétiques similaires à celles d'un tissu sain. L'avantage thérapeutique du dispositif proposé est que le système hydrogel n'a pas à être remplacé au cours de la cicatrisation, contrairement aux pansements traditionnels qui nécessitent d'être changés régulièrement, impliquant risques d'infection, douleurs et altération du tissu en formation. Le tissu cutané a été étudié au cours de ce travail à différentes échelles et selon différentes approches complémentaires : une approche esthétique et clinique (photos, calques), mécanique (tests de traction), histologique et immuno-histologique, et enfin nanostructurale grâce à l'utilisation conjointe de la microscopie électronique et de la diffusion des rayons X aux petits angles. L'étude histologique détaillée des interactions biologiques entre le tissu hôte et le dispositif a permis de valider son caractère biocompatible, biorésorbable et colonisable, et d'envisager son utilisation en ingénierie tissulaire en tant que milieu à gradient de propriétés biologiques, favorable au développement de néo-tissu cutané.
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Garrain, Pierre-Alain. "Etude ab initio de l'adsorption d'acides aminés et peptide sur surfaces modèles d'acier inoxydable". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00722645.
Abstract (sommario):
L'acier inoxydable est utilisé dans de nombreuses applications biomédicales. Au contact d'un environnement biologique, des protéines s'adsorbent à la surface des aciers inoxydables. La maîtrise de la biocompatibilité nécessite la connaissance à l'échelle moléculaire de l'interaction biomolécule- surface. Nous développons une approche " bottom up " de cette interaction déclinée selon 3 axes : Complexification de la surface : Les films passifs en surface des aciers inoxydables sont composés à la fois d'oxydes de chrome et de fer et la surface α-Cr2O3 (0001) représente un modèle pertinent de ce film passif. Nous avons tout d'abord étudié l'adsorption des acides aminés (AA) sur une surface de Cr2O3 anhydre. Les acides aminés acides et basiques interagissent le plus fortement avec Cr2O3. Nous avons mis en évidence une différence de réactivité entre Cr2O3, Fe2O3 et un film de Cr2O3 enrichi en Fer en extrême surface, imputable à la structure électronique des cations Cr3+ et Fe3+. Activité de l'eau : Elle a été prise en compte en modélisant une surface hydroxylée et en extrapolant à l'interface solide liquide. L'étude de l'adsorption des AA sur une surface hydroxylée (en sphère externe) et en substitution de groupements -OH de surface a montré que seuls les acides aminés acides (Glu, Asp) peuvent s'adsorber en sphère interne. La formation de couches auto-assemblées de sphère externe est favorisée pour les acides aminés hydrophobes. Taille de la biomolécule : Dans cet optique nous avons développé une nouvelle méthodologie pour l'étude de l'adsorption de peptides sur des surfaces bien définies. Cette méthodologie est appliquée à l'exemple de l'adsorption du dipeptide de l'acide glutamique Glu2 sur Cr2O3. Une adsorption par multi-ancrage des résidus, de type sphère interne, est calculée.
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Dumas, Virginie. "Réponse des ostéoblastes à des stimulations physiques basées sur des contraintes mécaniques basses amplitudes hautes fréquences. Implication en ingénierie tissulaire". Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00670904.
Abstract (sommario):
Les mécanismes par lesquels les charges mécaniques et électriques agissent sur le tissu osseux dans son ensemble, et sur les ostéoblastes, en particulier, sont encore mal compris. La réponse des ostéoblastes soumis à un seul type de stimulus physique a été comparée à celle obtenue par des combinaisons de plusieurs signaux mécaniques et/ou électriques. Dans la perspective d'améliorer l'ostéointégration des biomatériaux, nos études ont porté principalement sur les deux composants essentiels pour le succès de la greffe d'un biomatériau : la matrice extracellulaire (MEC) qui sert d'interface entre le biomatériau et l'hôte ainsi que les facteurs angiogéniques. Nous avons étudié les réponses des ostéoblastes à des contraintes mécaniques complexes basées sur des signaux de " basse amplitude haute fréquence " (BAHF) appliquées à un modèle de culture 3D (hydroxyapatite macroporeux). Nous montrons donc qu'une stimulation mécanique simple (3Hz) peut être potentialisée par des BAHF appropriées (25 Hz). Un dispositif a été développé pour appliquer des contraintes mécaniques très BAHF sur des modèles de culture 2D. La synthèse de la MEC est favorisée et ses propriétés ostéogéniques sont augmentées sous BAHF. Les BAHF n'ont pas d'effet sur le VEGF. Un autre dispositif a permis d'appliquer un champ électrique aux cultures cellulaires. Quelques paramètres nous indiquent que les cellules perçoivent le champ électrique, mais nous retenons que le VEGF n'est pas affecté. En revanche, la combinaison de ces stimulations physiques (contrainte mécanique très BAHF et champ électrique) augmente l'expression de plusieurs facteurs impliqués dans l'angiogénèse (VEGF, TGFβ1, FGF2...). Les sollicitations complexes définies dans cette thèse pourraient être un outil pour fonctionnaliser un substitut osseux cellularisé
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Kadi, Shirin. "SYSTEMES ASSOCIATIFS A BASE D'ACIDE HYALURONIQUE MODIFIE : SYNTHESE ET ETUDE DES RELATIONS STRUCTURE/PROPRIETES RHEOLOGIQUES". Phd thesis, Université de Grenoble, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00734126.
Abstract (sommario):
Les travaux décrits dans ce mémoire sont consacrés au développement de nouveaux dérivés amphiphiles de l'acide hyaluronique (HA) obtenus par greffage de chaînes alkyle hydrophobes le long de la chaîne macromoléculaire hydrophile. La stratégie de greffage présentée a été optimisée afin de pouvoir transposer la synthèse à l'échelle industrielle. Le comportement en milieu aqueux des polymères natifs et les propriétés viscoélastiques des systèmes associatifs ont été étudiés par des mesures rhéologiques en écoulement et en régime dynamique. Une modulation des propriétés physico-chimiques est obtenue par la variation de la longueur de la chaîne du HA, de l'hydrophobicité des greffons et/ou de l'introduction dans le système associatif des molécules hôtes (alpha et beta cyclodextrines) ou des tensioactifs. Des expériences de titration calorimétrique couplées à de la RMN bidimensionnelle (ROESY), à des mesures de viscosités et à la modélisation moléculaire ont permis, suite à une analyse détaillée, d'élucider les interactions entre des HA alkylés et des cyclodextrines. Au cours de ce travail, nous avons présenté différents types de produits industriels développés par des sociétés européennes et américaines en tant que viscosupplément, la viscosupplémentation étant l'application visée pour nos dérivés développés dans le cadre de cette thèse.
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Christopher, Krauss. "Couches polycristallines orientées d'aragonite biomimétique, synthétisées par voie électrochimique". Phd thesis, Université de Caen, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00423427.
Abstract (sommario):
On retrouve CaCO3 dans de nombreux matériaux du Vivant, comme par exemple le corail, les carapaces et les coquilles de différents crustacés et mollusques. La croissance des différentes formes allotropiques de CaCO3 , aragonite, calcite et vatérite, en présence de molécules biologiques, est influencée en terme d'organisation cristalline, de microstructure et d'ordre à grande échelle (texture et ultrastructure). La voie électrochimique a été choisie dans ce travail pour sa vitesse de formation de dépôt ainsi qu'un bon contrôle des paramètres instrumentaux. Nous avons sélectionné l'aragonite dans le dépôt ainsi que sa croissance texturée rappelant celle de la nacre de Haliotis tuberculata tuberculata avec toutefois une orientation cristalline moins prononcée. Une croissance en plaquettes pseudo-hexagonales orientées, présentant un double-maclage et une orientation d'environ 60° les unes par rapport aux autres, rappelle les observations faites sur les nacres de différents mollusques. Une étude par diffraction des rayons X sur des dépôts obtenus en présence de chitosan et de molécules organiques extraites de nacres naturelles montre leur influence sur la texture cristalline, les mailles de l'aragonite et les groupements carbonate. Le décalage de l'atome de carbone par rapport au plan des oxygènes de ce groupement révèle la déformation induite par les molécules durant la croissance cristalline. Cette étude montre que par une approche minérale-organique synthétique, on peut se rapprocher des processus conduisant à la croissance d'organo-cristaux naturels, pour la texture, la distortion de mailles, la structure et le faciès cristallin.
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Lacroix, Joséphine. "Elaboration par voie sol-gel de supports macroporeux à base de verre bioactif pour l'ingénierie tissulaire. Caractérisation par micro-PIXE de leurs réactivités in vitro et in vivo". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01065128.
Abstract (sommario):
Les verres bioactifs sont des matériaux particulièrement intéressants en régénération osseuse du fait de leur capacité à stimuler les cellules responsables de la croissance osseuse par les espèces qu'ils relarguent lors de leur dissolution et pour leur capacité à se lier à l'os. Au-delà de leur rôle comme matériau de comblement de défauts osseux, ils pourraient servir de support à la croissance en laboratoire de véritables greffons osseux cultivés à l'aide de seulement quelques cellules d'un patient. Afin d'être efficace, ce support doit posséder une architecture macroporeuse interconnectée pour permettre l'invasion cellulaire ainsi que la vascularisation, nécessaire à la survie des cellules. Ce travail de thèse a pour objectif la réalisation d'un tel support par l'ajout d'une étape de moussage au procédé sol-gel. Ce procédé a été utilisé pour la synthèse de matériaux aux porosités différentes permettant de déterminer une porosité plus prometteuse pour des essais in vivo qui ont montré l'invasion possible de cette mousse par des cellules osseuses. Ce procédé a de plus été rendu plus sûr par la mise au point d'une voie de synthèse alternative dans laquelle l'acide nécessaire au procédé de moussage, mais toxique, a été remplacé avec succès. Cette voie alternative a de plus permis l'organisation de la mésoporosité de la mousse. L'incorporation d'un élément d'intérêt biologique, le strontium, a été réalisé et son influence sur les propriétés et la réactivité du verre a été étudiée. Enfin, une voie de synthèse de nouveaux matériaux composites a été proposée : la grande bioactivité des verres bioactifs est conservée tout en ayant des propriétés mécaniques supérieures grâce à l'utilisation de la gélatine comme phase organique.
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Chotard-Ghodsnia, Roxana. "Effet du régime d'écoulement sur les réponses biochimiques immédiates de cellules adhérant à un biomatériau". Compiègne, 2000. http://www.theses.fr/2000COMP1292.
Abstract (sommario):
L'interaction cellule/matériau est importante dans de nombreuses applications médicales et biotechnologiques. Les comportements à long terme de cellules au contact des matériaux sont initiés par une signalisation intracellulaire dont une meilleure connaissance est fondamentale pour établir de nouveaux critères d'évaluation de la biocompatibilité. L’étude des réactions cellulaires au contact des biomatériaux est en général conduite en l'absence d'écoulement. Cependant, certains matériaux poreux, utilisés dans les organes bioartificiels, les bioréacteurs, les hémodialyseurs et les prothèses vasculaires, sont exposés à des régimes d'écoulement variables. L'objectif de cette étude était donc de réaliser et de valider une chambre d'écoulement permettant d'analyser le comportement des cellules adhérant à un matériau poreux, sous l'effet d'une contrainte de cisaillement ou d'une pression transmurale connues. L’influence des sollicitations mécaniques sur la morphologie cellulaire et sur les relations cellule/matériau et cellule/cellule est mise en évidence. Il est alors montré que le second messager, AMPC, est impliqué dans la transduction des forces mécaniques (tangentielle et normale). Il régule ainsi la morphologie cellulaire, la distribution des intégrines associées aux contacts focaux, et l'organisation des connexines (protéines constituant les jonctions communicantes intercellulaires). Au contact de substrats favorisant l'étalement et la prolifération cellulaire, les forces mécaniques induisent plutôt l'arrondissement des cellules et renforcent la communication intercellulaire. Un modèle in vitro a ainsi été établi permettant de corréler les phénotypes cellulaires avec les réactions biochimiques précoces induites par les sollicitations mécaniques. La compréhension de ces phénomènes cellulaires est primordiale pour établir des choix dans le domaine des biomatériaux et de l'ingénierie tissulaire et notamment pour le développement des tissus ou organes bioartificiels.
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Pierre-Alain, Garrain. "Etude ab initio de l'adsorption d'acides aminés et peptide sur surfaces modèles d'acier inoxydable". Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://pastel.archives-ouvertes.fr/pastel-00727391.
Abstract (sommario):
L'acier inoxydable est utilisé dans de nombreuses applications biomédicales. Au contact d'un environnement biologique, des protéines s'adsorbent à la surface des aciers inoxydables. La maîtrise de la biocompatibilité nécessite la connaissance à l'échelle moléculaire de l'interaction biomolécule- surface. Nous développons une approche " bottom up " de cette interaction déclinée selon 3 axes : Complexification de la surface : Les films passifs en surface des aciers inoxydables sont composés à la fois d'oxydes de chrome et de fer et la surface α-Cr2O3 (0001) représente un modèle pertinent de ce film passif. Nous avons tout d'abord étudié l'adsorption des acides aminés (AA) sur une surface de Cr2O3 anhydre. Les acides aminés acides et basiques interagissent le plus fortement avec Cr2O3. Nous avons mis en évidence une différence de réactivité entre Cr2O3, Fe2O3 et un film de Cr2O3 enrichi en Fer en extrême surface, imputable à la structure électronique des cations Cr3+ et Fe3+. Activité de l'eau : Elle a été prise en compte en modélisant une surface hydroxylée et en extrapolant à l'interface solide liquide. L'étude de l'adsorption des AA sur une surface hydroxylée (en sphère externe) et en substitution de groupements -OH de surface a montré que seuls les acides aminés acides (Glu, Asp) peuvent s'adsorber en sphère interne. La formation de couches auto-assemblées de sphère externe est favorisée pour les acides aminés hydrophobes. Taille de la biomolécule : Dans cet optique nous avons développé une nouvelle méthodologie pour l'étude de l'adsorption de peptides sur des surfaces bien définies. Cette méthodologie est appliquée à l'exemple de l'adsorption du dipeptide de l'acide glutamique Glu2 sur Cr2O3. Une adsorption par multi-ancrage des résidus, de type sphère interne, est calculée.
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DERRIEN, Anne-Cécile. "Synthèse et caractérisation physico-chimique de matériaux géopolymères. Application : cinétique de minéralisation de géopolymères et du biomatériau CaCO3 synthétique". Phd thesis, Université Rennes 1, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00007911.
Abstract (sommario):
Dans le domaine de la chirurgie orthopédique ou maxillo-faciale, les praticiens sont confrontés à des pertes de substance osseuse qui nécessitent l'utilisation de matériaux de comblement (ou de substitution). L'utilisation de biomatériaux synthétiques (dont la disponibilité est très importante) permet de limiter les réponses immunitaires. Dans ce travail nous nous intéressons à deux matériaux : les géopolymères et le carbonate de calcium synthétique sous forme d'aragonite pure. Dans le domaine des biomatériaux de comblement, l'optimisation du compromis entre le pourcentage de porosité et les propriétés mécaniques (voisines de celles de l'os spongieux) favorise l'ostéointégration et la tenue des implants. Cette observation nous a conduit à étudier des aluminosilicates de la famille des géopolymères définis par un rapport molaire Si/ Al = 21. Les aluminosilicates synthétisés ont été associés à des phosphates de calcium : hydroxyapatite (HA), phosphate tri-calcique (TCP) et biphasique. Après traitement thermique à 500°C, les géopolymères présentent des valeurs de pH voisines de 7 ainsi qu'un bon compromis porosité/ contrainte à la rupture (en compression). Pour le CaCO3, notre laboratoire de recherches a mis au point la synthèse du carbonate de calcium sous forme d'aragonite pure. Ces matériaux ont fait l'objet d'études in vitro et in vivo afin d'évaluer leur potentiel pour une utilisation comme biomatériaux. Les cinétiques de minéralisation des implants géopolymères et du biomatériau CaCO3 ont été étudiées par PIXE (Proton Induced X-Ray Emission) et par NAA (Neutron Activation Analysis). Les résultats obtenus pour le CaCO3 par ces deux méthodes montrent un comportement in vivo similaire à celui d'un TCP utilisé comme référence (travail réalisé avec l'aide de l'ANVAR Bretagne). Les premières études in vivo réalisées sur les géopolymères ont montré que ces derniers sont ostéointégrés. Dès le délai de 1 mois, les porosités externes des implants sont colonisées par de l'os néoformé. La cicatrisation en surface des matériaux est totale à 3 mois. Les analyses par PIXE des implants confirment la consolidation de l'interface dès le délai de 1 mois.
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Sbiai, Adil. "Matériaux composites à matrice époxyde chargée par des fibres de palmier dattier : effet de l'oxydation au tempo sur les fibres". Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00738814.
Abstract (sommario):
A travers cette thèse, nous avons pu valoriser les rejets agricoles du palmier dattier (Phoenix L. dactylifera) (fibres issues des folioles) par leur introduction comme renfort fibreux dans la préparation des biocomposites à matrice polyépoxyde (DGEBA/IPD). Le but de la première partie de la thèse était l'étude de la modification chimique des fibres de palmier par oxydation au 2,2, 6,6-tétraméthylpipéridine-1-oxyle (TEMPO). Le suivi cinétique et la topologie de la réaction, ainsi que la caractérisation des fibres à l'état brut et à l'état oxydé, ont été aussi étudiés. Un modèle cinétique original a été proposé ensuite rendant compte du caractère hétérogène de cette réaction chimique. La deuxième partie était consacrée à l'étude cinétique et rhéocinétique de la polymérisation du système DGEBA/IPD seul et en présence de fibres brutes et oxydées. Parallèlement, l'étude thermique de la polymérisation du réseau final a été également réalisée. La dernière partie avait comme but l'étude des propriétés mécaniques aux petites et grandes déformations de ces composites et mettre en évidence l'effet de l'oxydation des fibres sur ces propriétés. D'autre part, le suivi de mise en forme par RTM (moulage par transfert de résine) a montré un effet positif de l'oxydation sur le déroulement de l'injection. Une meilleure mouillabilité du mat des fibres oxydées par la résine est à l'origine de l'amélioration du procédé.
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Leroy, Adrien. "Ingénierie tissulaire du ligament : association de copolymères dégradables et de cellules souches mésenchymateuses". Phd thesis, Université Montpellier II - Sciences et Techniques du Languedoc, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01022842.
Abstract (sommario):
L'ingénierie tissulaire est une discipline récente aux enjeux ambitieux et prometteurs : la régénération de tissus ou d'organes lésés voire détruits en mettant à profit des connaissances et compétences dans différents domaines à l'interface de la chimie et de la biologie. Pour répondre à la demande d'alternatives aux techniques chirurgicales actuelles de réparation du ligament antérieur croisé, nous avons décidé d'appliquer l'ingénierie tissulaire à ce tissu en associant matrices en polymères dégradables et cellules souches mésenchymateuses (CSM). Dans un premier temps, nous avons donc travaillé à la synthèse de polymères adaptés à l'application en cherchant à mettre l'accent sur l'obtention de propriétés élastiques. De nouveaux élastomères dégradables obtenus par des approches originales de photoréticulation chimique de poly(lactide) (PLA) et de poly(ε-caprolactone) (PCL) par voie nitrène ou thiol-yne ont notamment été développés avec des résultats prometteurs. En parallèle, des copolymères thermoplastiques multiblocs à base de PLA et poloxamine ou poloxamère nous ont permis de mener une étude plus appliquée. Ces copolymères ont en effet montré, en particulier au cours d'une étude de dégradation in vitro de 7 semaines, des propriétés, notamment thermiques et mécaniques, qui en font d'eux des candidats intéressants pour le conception d'une matrice ligamentaire. C'est pourquoi ils ont été utilisés pour la conception de prototypes de matrices de régénération textiles dont les propriétés mécaniques se sont révélées être très proches de celles du ligament. Après avoir démontré l'excellente cytocompatibilité de ces matrices avec des CSM, nous avons finalement mené des expériences de différenciation in vitro de ces CSM et sommes parvenus à favoriser leur orientation vers un phénotype ligamentocytaire, notamment grâce à un procédé de stimulation mécanique cyclique des cellules ensemencées sur les matrices textiles.
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Soulié, Jérémy. "Synthèse par voie sol-gel et réactivité in vitro de verres bioactifs dopés, mésostructurés et macrostructurés. Caractérisation par micro-faisceaux d'ions". Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2010. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00612957.
Abstract (sommario):
Lorsque les verres bioactifs entrent en contact avec des tissus vivants, une série de réactions physico-chimiques (dissolution, précipitation...) ont lieu à l'interface matériau / os, et conduisent à la formation d'une couche phosphocalcique, dont la composition est proche de la phase minérale de l'os (hydroxyapatite). La couche d'apatite sert de site de minéralisation pour les cellules osseuses, ce qui permet in fine un lien intime entre le verre bioactif et les tissus osseux. Ce lien est caractéristique de la bioactivité, qui peut être modulée via plusieurs paramètres du verre comme la composition en éléments majeurs et traces ou les propriétés texturales (surface spécifique, porosité).Dans ce contexte, nous avons élaboré des verres bioactifs dans des systèmes binaires (SiO2-CaO) et ternaires (SiO2-CaO-P2O5). Ces verres ont été dopés en ions zinc et magnésium via la voie sol-gel. Grâce à l'emploi de tensioactifs, nous avons obtenu des verres mésostructurés. Enfin, en utilisant des méthodes dites " d'opale inverse ", des verres à macroporosité organisée ont été synthétisés. L'influence de ces paramètres sur la réactivité des verres au contact d'un milieu biologique (DMEM) a principalement été étudiée par des techniques utilisant des microfaisceaux d'ions. L'émission X induite par particules chargées (PIXE) combinée à la spectrométrie de rétrodiffusion Rutherford (RBS) a en effet démontré des effets évidents sur la cinétique, l'amplitude et la distribution spatiale des réactions physico-chimiques.
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Ouedraogo, Moustapha. "Développement d'un implant biodégradable à base de gentamicine et de monoléine destiné au traitement des ostéomyélites chroniques". Doctoral thesis, Universite Libre de Bruxelles, 2008. http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/210537.
Abstract (sommario):
L’ostéomyélite chronique est une infection chronique du tissu osseux et de la moelle. C’est une infection grave du fait de sa localisation au sein d’un tissu profond, de la complexité de sa prise en charge thérapeutique et de la mise en jeu du pronostic fonctionnel. L’incidence de l’ostéomyélite chronique est accrue sur certains terrains (drépanocytose, diabète, et polyarthrite rhumatoïde entre autres). Son traitement classique repose sur un curettage chirurgical associé à une antibiothérapie par voie générale durant au moins 6 semaines. Ce traitement est marqué le plus souvent par des échecs du fait de la difficulté de faire parvenir des antibiotiques à doses efficaces et de manière prolongée ou continue au niveau de l'os infecté.\
Doctorat en Sciences biomédicales et pharmaceutiques
info:eu-repo/semantics/nonPublished
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Bouderlique, Thibault. "Etude des propriétés ostéoinductrices et chondroinductrices de "l'Heparin affin regulatory peptide" sur les cellules stromales mésenchymateuses humaines, application en régénération osseuse". Phd thesis, Université Paris-Est, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00904131.
Abstract (sommario):
La régénération osseuse est un processus impliquant de nombreux types cellulaires comme les ostéoblastes, les chondrocytes ou les cellules stromales mésenchymateuses (CSM). Les CSM possèdent des capacités de différenciation suggérant leur implication dans ce processus de réparation. La régénération osseuse est le fruit de la coordination complexe de l'activité de nombreux facteurs de croissance. Parmi eux, l'" Heparin affin regulatory peptide " (HARP) est fortement exprimé dans le callus durant la régénération mais son rôle n'est pas clairement établi. Le but de ce travail de thèse a été (1) d'évaluer les effets de HARP sur les propriétés de migration, de prolifération et de différenciation des CSM in vitro ; (2) évaluer la capacité de HARP à induire une formation osseuse ou une régénération osseuse in vivo.Nos résultats démontrent que HARP est chémoattractant pour les CSM et potentialise leur prolifération. De plus, nous montrons pour la première fois que le traitement de CSM par HARP durant leur chondroinduction conduit à une différenciation chondrocytaire de type hypertrophique. Ce type cellulaire est primordial dans les derniers stades de la formation osseuse endochondrale qui se met en place durant la croissance osseuse, mais également durant la réparation. L'implantation de biomatériaux associés à HARP dans un défaut osseux de condyle fémoral a conduit à la formation de cartilage et d'os dans l'implant, reproduisant le mécanisme physiologique de formation osseuse endochondrale. Le biomatériau seul n'a été envahi que par du tissu fibreux.Durant les processus de réparation tissulaire, les glycosaminoglycannes (GAG), des chaînes polysaccharidiques sulfatées, composants majeurs de la matrice extracellulaire, participent à la modulation des effets des facteurs de croissance durant la réparation. Récemment, des mimétiques structuraux et fonctionnels des GAG ont été développés. Durant ma thèse, j'ai été associé au travail d'un doctorant de l'équipe de P.Albanese, qui a montré que des mimétiques de GAG induisent une différenciation ostéoblastique des CSM en l'absence de traitement ostéoinducteur. L'implantation sous-cutanée de biomatériaux covalemment associés aux mimétiques ont également été menées, et ont permis d'observer des potentialisations des processus de vascularisation de l'implant et de l'activité ostéoclastique. Ces resultats ont permis de valider l'interêt des GAG mimétiques dans le cadre des thérapies de régénération osseuse.Cette étude démontre pour la première fois les effets chondroinducteurs directs de HARP sur la production de molécules de la matrice cartilagineuse par les CSM in vitro, mais également sur la synthèse de tissu cartilagineux in vivo. Les effets de HARP observés sur la régénération osseuse confirment qu'il pourrait être un bon candidat en chirurgie orthopédique en permettant une régénération de type endochondrale typique de la réparation physiologique. De plus les nouvelles stratégies developpées dans le laboratoire sur la fonctionnalisation covalente de biomateriaux par des GAG mimétiques, meriteraient d'etre testées en association avec HARP, afin d'augmenter sa demi-vie et de controler son relarguage et ses activités biologiques in vivo.
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Hannoun, Amira. "Tribological role of pyrocarbon in articular cartilage regeneration. Application in the shoulder arthroplasty". Thesis, Lyon, 2020. http://www.theses.fr/2020LYSEI025.
Abstract (sommario):
Les pathologies dégénératives de l’épaule sont traitées par arthroplastie totale ou hémiarthroplastie. Malgré le succès de ce traitement, le taux d’échec augmente à 22 %. Dans ce cadre, pour des patients ayant un stock osseux très limité, une nouvelle génération d'implants d'interposition a été développée. L’implant, dont l’originalité est la forme sphérique, est introduit sans fixation dans l’articulation. Il est en contact direct avec le cartilage de l’omoplate et une cavité humérale osseuse créée chirurgicalement. Bien que le chrome-cobalt (CrCo) soit le matériau le plus utilisé pour l’arthroplastie de l’épaule, le pyrocarbone (PyC) a été choisi pour le nouvel implant car il a un module d’élasticité proche de celui de l’os. Les résultats cliniques à court terme ont montré une usure minimale du cartilage et un bon remodelage osseux au contact avec l’implant. Cependant, l’origine de ces résultats n’est pas encore bien comprise. Dans ce contexte, les précédents travaux au laboratoire ont montré que le remodelage osseux côté humérus implique la synthèse d’un tissu néocartilagineux expliquant en partie les bons résultats cliniques. En revanche, ces résultats du côté de l’omoplate sont beaucoup plus controversés. Par conséquent, des interrogations se posent sur l’effet du PyC et de la géométrie de l’implant sur le remodelage des tissus adjacents. Cette thèse vise donc à comprendre l’origine de ce remodelage coté humérus et omoplate. Pour cela, notre stratégie est d’effectuer en première étape trois études parallèles pour découpler le rôle de la biologie (réponse cellulaire), du matériau (PyC vs CrCo) et de la transmission des contraintes mécaniques (triplet tribologique vivant). En deuxième étape, notre stratégie consiste à coupler les différents aspects dans un modèle in vitro s'appuyant sur les principes de la bio-ingénierie tissulaire. Pour ce faire notre méthodologie a été basée sur : 1) l’expertise d’explants in vivo (analyses histologiques et lipidomiques), 2) le développement in vitro des cultures cellulaires primaires de chondrocytes murins en contact avec les deux matériaux, 3) les simulations bio-tribologiques in vitro et 4) la conception et la validation d’un simulateur qui a permis de combiner les résultats biologiques, physicochimiques et tribologiques obtenus précédemment. Les résultats ont montré une meilleure activité cellulaire chondrogénique et ostéogénique dans le cas du PyC par rapport au CrCo. Cela a été corrélé d’une part à une meilleure adsorption des molécules lubrifiantes, les phospholipides, sur la surface du PyC et d’autre part à une transmission optimale des contraintes mécaniques due à ses propriétés et à sa géométrie. Par ailleurs, le contrôle de la transmission des contraintes mécaniques in vivo est essentiel pour garantir de bons résultats à long terme. De plus, cette thèse ouvre des perspectives vers le contrôle de cette transmission via les biomatériaux et leurs géométries afin de régénérer le cartilageDegenerative shoulder pathologies are currently treated by total shoulder arthroplasty (joint replacement) or hemiarthroplasty. Despite the success of this treatment, the complication rate reaches 22 % due to the complex nature of joint mechanics and limited bone stock. In this context, for young patients with degenerative glenohumeral joints, a new generation of interposition implant has been developed. The implant, designed with an original spherical shape, is inserted without fixation between the glenoid cartilage and a surgically created humeral bone cavity. Cobalt-chromium (CoCr) is the most used biomaterial in shoulder arthroplasty; however, Pyrocarbon (PyC) is selected for the new implant for its elastic modulus similar to that of cortical bone. Short-term clinical results showed minimal bone and cartilage wear and good bone remodelling in contact with the implant. However, the origin of these results is not yet well understood. In this framework, the previous study on human explants in the laboratory showed that humeral bone remodelling involves the synthesis of a neocartilaginous tissue, which partly explains the favourable clinical results. However, these results are more controversial on the scapula side because of cartilage erosion. Therefore, the effect of PyC and the geometry of the implant on the remodelling of the surrounding tissues need investigation. Thus, this thesis aims to understand the origin of tissue remodelling on the bone and cartilage side. The first step of our strategy is to carry out three parallel studies to dissociate the role of the biology (cellular response), the impact of the material (PyC vs CoCr), and the involvement of mechanical stresses transmission (living tribological triplet). The second step is to validate the results thus obtained by associating the different aspects in an in vitro model based on tissue bioengineering principles. Consequently, our methodology was based on 1) the expertise of retrieved explants; 2) the analysis of murine primary chondrocytes cultures in contact with PyC and CoCr; 3) the testing of in vitro biotribological simulations; and 4) the design and validation of a simulator allowing to combine the biological, physicochemical and tribological results obtained previously. The final results showed better chondrogenic and osteogenic cell activity in the case of PyC compared to CoCr. They were correlated on the one hand with better adsorption of the lubricating molecules, phospholipids, on the surface of PyC and the other hand with an optimal transmission of the mechanical stress due to its properties and geometry. Furthermore, the in vivo control of transmission of mechanical stresses is essential to guarantee good results in the long term. Besides, this thesis opens up fresh perspectives on the control of this transmission through biomaterials and their geometries for cartilage regeneration
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Bertrand, Emmanuel. "Elaboration et caractérisation d'alliages biocompatibles Ti-Ta-Nb présentant des propriétés superélastiques et à mémoire de forme". Phd thesis, INSA de Rennes, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00992728.
Abstract (sommario):
Les alliages de titane se sont toujours distingués par leur excellente biocompatibilité. De nos jours, l'alliage Ti 6Al 4V est très utilisé comme substitut osseux (prothèses de hanches, de genou, etc.) et les propriétés exceptionnelles des alliages Ni-Ti (effets superélastique ou mémoire de forme) servent à fabriquer de nombreux dispositifs fonctionnels (stents, fils orthodontiques, agrafes à mémoire de forme, etc.). Cependant, le module d'élasticité du Ti 6Al 4V est trop élevé en comparaison à celui de l'os, ce qui réduit l'ostéointégration et limite la durée de vie des prothèses. De plus, les éléments d'addition utilisés (aluminium, vanadium, nickel) sont reconnus comme étant cytotoxiques. Les alliages de titane beta métastables offrent la possibilité d'élaborer uniquement à partir d'éléments biocompatibles (tantale, niobium) des alliages à bas module d'élasticité et présentant des propriétés superélastiques à mémoire de forme. Six compositions du type Ti 25Ta xNb (mass%) ont été élaborées à l'aide d'un four à induction en semi-lévitation magnétique. Le travail de cette thèse a consisté à établir une relation entre les microstructures obtenues et les propriétés mécaniques de ces alliages. Selon la teneur en niobium, ces alliages passent d'une microstructure composée de martensite alpha'' (avec un effet mémoire de forme) à une microstructure composée de grains beta (avec un effet superélastique). Toutes ces propriétés ont été caractérisées par de nombreuses techniques : microscopie, diffraction des rayons X, essais de traction, analyse mécanique dynamique, etc. Les mécanismes de déformation plastique qui expliquent leur très bonne capacité à être travaillés à froid (glissement, maclage) ont été étudiés par diffraction des électrons rétrodiffusés et microscopie en transmission. Deux systèmes de maclage, {112}<111> et {332}<113>, ont été mis en évidence et un analyse basée sur le critère de Schmid a permis d'évaluer la compétition entre ces deux systèmes.
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Moura, Campos Doris. "Cultivo de células osteoprogenitoras em compósito 3-D hidroxiapatita-colágeno sob condições estática e dinâmica". Phd thesis, Université de Haute Alsace - Mulhouse, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00725990.
Abstract (sommario):
L'organisme humain présente de nombreuses constantes de régénération tissulaires et c'est cette caractéristique essentielle qui maintient l'équilibre physiologique. Toutefois, l'existence de lésions importantes provoquée par un déséquilibre interne ou externe peut empêcher l'organisme de s'auto-régénerer. Dans ce cas, l'application des biomatériaux développés pour des applications biomédicales peuvent améliorer le processus de guérison. Pour les applications en tissus durs, les biomatériaux doivent posséder des propriétés similaires aux matrices naturelles tant sur le plan biologique que physico-mécanique. Dans les applications en bioingénierie osseuse, les composites à base de collagène (Col) et d'hydroxiapatite (HA) sont devenus tellement performant qu'ils peuvent être classifiés comme des matériaux biomimétiques. Cette thèse propose la production d'une matrice 3-D poreuse à base d'HA et de Col (50:50wt%). Ce composite réticulé par le glutaraldéhyde a été caractérisé par des différentes techniques et servira de support pour la culture cellulaire. Des cellules estromales ostéoprogénitrices ont été cultivées dans un environnement statique et dynamique (deux vitesse de flux) et leurs capacités de colonisation ainsi que leurs comportements d'adhésion, de prolifération, de différentiation seront observés. A travers les résultats de diffraction de rayons X et de spectroscopie infrarouge, il est possible d'affirmer la présence dans la matrice collagène d'une phase minérale peu cristalline constituée par de l'hydroxiapatite carbonatée du type-B déficiente en calcium. La viabilité cellulaire a été fortement influencée par les systèmes de culture au cours des 21 jours. Les résultats du système dynamique en haute vitesse montrent une excellente capacité du composite à supporter les processus cellulaires. Les cellules sont capables d'adhérer, de proliférer et de coloniser la matrice tridimensionnelle.
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Bouët, Guénaëlle. "Impact de l'extinction génique de la sialoprotéine osseuse (BSP) sur la différenciation des ostéoblastes et l'ostéogenèse in vitro : développement et validation d'un bioréacteur pour la culture ostéoblastique en trois dimensions". Phd thesis, Université Jean Monnet - Saint-Etienne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01003241.
Abstract (sommario):
La culture cellulaire traditionnelle en deux dimensions (2D) ne peut pas reproduire les propriétés des tissus observées dans des organes en trois dimensions (3D). Ces tissus, en particulier les tissus de soutien comme l'os, sont soumis à des contraintes mécaniques, facteurs majeurs de régulation des interactions cellulaires et cellules/matrices. Il y a donc un intérêt croissant pour les modèles 3D, afin de mieux comprendre les différents aspects du fonctionnement cellulaire et du remodelage osseux, dans des systèmes de moindre complexité que les modèles in vivo. Nous nous sommes intéressés ici aux cellules ostéoblastiques et à une de leur protéine matricielle, la sialoprotéine osseuse (BSP). La BSP appartient à la famille des "small integrin-binding ligand N-linked glycoproteins" (SIBLING), impliquées dans le développement, le remodelage et la minéralisation de l'os, et répondant rapidement à la contrainte mécanique. Notre objectif était d'analyser l'impact de cette protéine sur la différenciation ostéoblastique et l'ostéogénèse in vitro à partir de cellules de calvaria de souris présentant une extinction génique de la BSP (BSP-/-) cultivées en 2D et en 3D. Nous avons montré que les cellules BSP-/- présentaient un défaut de formation osseuse et de minéralisation qui est dépendant de la densité cellulaire. Puis nous avons développé et validé un bioréacteur perfusé et stimulable mécaniquement via le système ZetOsTM. Les premiers résultats obtenus avec cet outil contrôlé montrent que l'environnement 3D améliore la différenciation des cellules BSP-/-. Ces travaux restent à développer, notamment pour analyser l'effet des contraintes mécaniques sur ces cellules
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Bories, Agnès. "Le larynx artificiel : de l'in vitro à la première implantation clinique". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01024143.
Abstract (sommario):
Objectifs : Ce travail a pour but de développer un larynx artificiel composé de 2 structures : 1) une structure inamovible en titane poreux prolongeant la trachée; 2) une double valve remplissant la fonction de sphincter. Matériels et Méthodes : L'intégration de la prothèse en remplacement trachéal a été testée in vitro et in vivo sur les modèles animaux rats, lapins et brebis. Suite à l'ensemble de ces résultats, nous avons réalisé la première application clinique du larynx artificiel. Résultats : 1) L'ajout d'un tube de silicone endoprothétique améliore la survie chez le gros animal; 2) l'intégration tissulaire de la prothèse de trachée associée à un matériel polymérique biodégradable était supérieure à celle des prothèses en titane poreux nu; 3) la vitesse de colonisation des prothèses en titane poreux était accélérée lorsque l'on diminuait la taille des billes. Un premier patient a été implanté avec une prothèse de larynx artificiel avec des résultats satisfaisants à 9 mois. Conclusions : Nos études concernant l'intégration de prothèses de trachées in vitro et in vivo ont permis de contribuer à l'aboutissement de la première application clinique de larynx artificiel.
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Aslam, Rizwan. "Les peptides antimicrobiens dérivés de la chromogranine A et Staphylococcus aureus : de l'analyse de l'interaction hôte-pathogène au développement de revêtement de polymère antimicrobien". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01059511.
Abstract (sommario):
Les chromogranines (Cgs) sont une famille de protéines acides exprimées dans les granules des cellules neuroendocrines et immunitaires. Plusieurs peptides dérivés des Cgs présentent des activités antimicrobiennes. L'objectif de ma thèse est d'évaluer l'interaction hôte-pathogène et ensuite de développer un polymère antimicrobien avec insertion du peptide antimicrobien cateslytin (CTL).Dans une première partie, nous avons évalué l'aptitude de la leukotoxine LukE/D à induire la sécrétion des neutrophiles et rôle des protéases bactériennes à dégrader les peptides dérivés de la CgA. Les neutrophiles activés sécrètent de nombreux composés que nous avons identifiés. De plus, la dégradation des PAMs dérivés de la CgA par les protéases de S.aureus a été déterminée. Sur tous les PAMs testés, CTL est le seul qui tue S.aureus et résister à dégradation. Par ailleurs, CgA et CgB sont dégradés par la protéase Glu-C pour produire de nouveaux fragments sans activité antibactérienne, mais d'activité antifongique.Dans une deuxième partie, nous avons décidé de préparer un revêtement conjugué à CTL. CTL-C est utilisé pour préparer des films avec le dépôt alterné de CHI et HA-CTL-C. Par la suite nous avons synthétisé HAFITC-CTL-C and HAFITC pour analyser leur interaction. HAFITC-CTL-C est rapidement détectable dans le cytoplasme sans provoquer la lyse cellulaire. De plus, les films contenant CTL-C ne sont pas toxiques pour les fibroblastes gingivaux humains.En conclusion, CTL est le seul peptide antimicrobien dérivé de la CgA qui peut tuer S.aureus et résiste à la dégradation protéolytique, ce qui est de bon augure pour de nouvelles études visant à développer des biomatériaux antimcrobiens.
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Banchet, Vincent. "Nanocaractérisation par spectroscopies d'émission X et de pertes d'énergie des électrons des réactions physico-chimiques à l'interface verre bioactif / fluide biologique". Reims, 2003. http://www.theses.fr/2003REIMS016.
Abstract (sommario):
Cette thèse concerne l'étude des matériaux bioactifs et de leurs propriétés de créer un environnement favorable à la régénération osseuse. Nous nous intéressons à l'étude locale des réactions physico-chimiques précoces se produisant à l'interface verre bioactif / milieu biologique. Les méthodes de caractérisation utilisées sont la microscopie électronique à transmission associée aux spectroscopies de dispersion d'énergie de photons X (EDXS) et de pertes d'énergie des électrons (EELS). Nous avons utilisé la spectrométrie EDXS avec la méthode de quantification de Cliff et Lorimer. Afin d'optimiser les corrections d'absorption pour les éléments légers, nous avons développé un système itéractif de corrections de l'absorption utilisant la valeur expérimentale de l'épaisseur relative locale de l'échantillon mesurée par EELS. Cela a permis de déterminer avec précision les rapports atomiques O/Si dans les différentes zones de l'échantillon. Pour conforter ces mesures, nous avons utilisé l'EELS qui par l'intermédiaire des structures ELNES sur le seuil L2,3 du silicium peut renseigner sur son environnement chimique. Ces deux approches nous ont permis de mettre en évidence l'existence de différentes couches périphériques à l'interface verre bioactif (A9) / fluide biologique (DMEM) : une couche en SiO2, une fine couche temporaire contenant des groupements Si(OH)4, qui permettent la fixation des ions Ca2+. Avec l'arrivée du phospore, nous aboutissons ainsi à la formation d'une couche riche en calcium et en phospore. Au fur et à mesure que cette couche précipite en une apatite, la couche contenant des groupements Si(OH)4 disparaît rapidement par repolymérisation sous la forme SiO2In this thesis we study bioactive materials and their properties to create a favourable environment for the osseous regeneration. More precisely, we are interested in the local and early physicochemical reactions, which occur at the interface between the bioactive glass and the biological environment. The characterisation methods used are transmission electron microscopy associated with energy dispersive X-rays spectroscopy (EDXS) and energy loss electron spectroscopy (EELS). We chose the Cliff and Lorimer method to quantify the elements by EDXS. To optimise the absorption corrections for the light elements, we developed an iterative process for absorption corrections using the experimental value of the local relative specimen thickness measured by EELS. Thus we determined precisely the O/Si atomic ratio in the different areas of the sample. To confirm these measurements, we used EELS to analyse the chemical environment of silicon by the study of the ELNES structures recorded on the L2,3 threshold of silicon. These two approaches allow to demonstrate the existence of many peripheral layers at the bioactive glass (A9) / biological fluid (DMEM) interface: a SiO2 rich layer, a fine temporary layer containing Si(OH)4 groups leading to bonds with calcium ions. Finally by the arrival of phosphorus groups, a calcium and phosphorus rich layer is formed. As this layer precipitates in an apatite, the fine layer containing of the Si(OH)4 groups disappears quickly by repolymerisation in SiO2
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Brèque, Cyril. "Développement et mise en oeuvre de méthodes optiques pour la mesure de relief et de champ de déformations en vue de la modélisation d'organes biologiques". Phd thesis, Université de Poitiers, 2002. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008546.
Abstract (sommario):
Cette étude porte sur l'application des techniques de mesure optiques pour la caractérisation mécanique des organes biologiques. Deux voies ont été explorées : la réalisation de maillages en éléments finis et la mesure de déformations planes. Les maillages en éléments finis peuvent être réalisés à partir du relief des organes. Nous avons alors développé une technique de projection de réseaux de traits. Afin d'améliorer l'exactitude, l'analyse des réseaux s'effectue par des techniques de décalages de phases. Une procédure de calibrage du montage a été spécialement développée. La mesure des déformations sur de la peau a été effectuée par une extension de la technique de suivi de marqueurs. Afin de voir l'ensemble des phénomènes mécaniques qui régissent ce tissu, nous avons réalisé des essais de traction simple, de relaxation, de traction à accélération constante et de traction biaxiale. Le caractère viscoplastique de la peau et l'orthotropie de sa structure ont été ainsi mis en évidence.
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Boyer, Antoine. "Synthèse, caractérisation et évaluation biologique d'apatites phosphocalciques carbo silicatées". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2014. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01068540.
Abstract (sommario):
La substitution ionique apparait comme une des possibilités pour moduler la bioactivité de l'hydroxyapatite (HA), matériau couramment employé comme substitut osseux. L'incorporation simultanée d'ions carbonates et silicates dans la structure apatitique pourrait permettre de coupler les propriétés de résorption et de dissolution des apatites carbonatées avec le rôle métabolique important du silicium dans le tissu conjonctif.Des poudres d'hydroxyapatites phosphocalciques substituées en carbonates et en silicates de formule Ca10 x+y(PO4)6-x-y(CO3)x(SiO4)y(OH)2-x+y (avec 0 ≤ y ≤ x ≤ 2 et x+y ≤ 2, C Si HA), ont été synthétisées par précipitation en milieu aqueux. L'originalité de cette synthèse réside essentiellement dans l'emploi de réactifs parfaitement solubles et miscibles dans l'eau. L'incorporation des carbonates et des silicates en substitution des phosphates a lieu dès la précipitation. Les poudres obtenues sont monophasiques, cristallines et de structure apatitique.Les caractérisations physico-chimiques des poudres ont mis en évidence l'existence d'interactions entre les carbonates (A et B) et les silicates au sein de la maille apatitique. La décarbonatation des sites B, synonyme de décomposition de la phase C-Si-HA, a pu être décalée à de plus hautes températures avec l'emploi du CO2 comme atmosphère de calcination. Le frittage de céramiques denses et monophasiques en C Si HA destinée à une première évaluation biologique a donc été possible. La culture in vitro de cellules souches mésenchymateuses C3H10T1/2 à la surface de céramiques de composition C0,8 Si0,4 HA a mis en évidence leur biocompatibilité et des propriétés ostéoconductives équivalentes à celles de l'HA.
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Lavielle, Nicolas. "Fabrication de nanofibres et nanoparticules de biopolyesters pour la libération contrôlée d'un composé modèle". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01063059.
Abstract (sommario):
L'électrospinning est un procédé couramment utilisé pour la fabrication de membranes nanofibreuses non-tissées. Ces membranes sont particulièrement intéressantes pour des applications tels que l'ingénierie tissulaire et la libération contrôlée de médicaments car elles sont très poreuses et ont une large surface spécifique. Dans une première partie, nous avons développé une nouvelle stratégie afin de contrôler la morphologie et la dimension des fibres fabriquées par electrospinning. Puis nous avons développé un composite fait de nanofibres de PLA et de microparticules de PEG auto-organisé, créant des motifs en nid d'abeilles qui grandissent avec l'épaisseur de la membrane. Ces membranes auto-organisées ont une structure poreuse dont la dimension des pores va de quelques microns à plusieurs centaines de microns. Enfin, deux modèles ont été développés pour une libération contrôlée d'un composé model : la délivrance retardée par l'élaboration de structure sandwich et la libération directionnnelle par la création d'un gradient de concentration avec différentes cinétiques.
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Ammar, Mehdi. "Étude du magnétisme de composites métal-oxyde et métal-diélectrique nanostructurés pour composants passifs intégrés". Phd thesis, École normale supérieure de Cachan - ENS Cachan, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00371362.
Abstract (sommario):
Ce travail s'inscrit dans le cadre du développement de matériaux composites nanostructurés à propriétés électriques et magnétiques inédites. Afin de répondre à des besoins technologiques pour, l'électronique de puissance intégrée : le stockage ou la transmission de l'énergie, les télécommunications (antenne intégrée...), le stockage de l'information par enregistrement magnétique et le marquage biologique, le composite doit présenter globalement une polarisation magnétique élevée ainsi qu'un comportement isolant permettant de pousser les limites fréquentielles, minimiser les pertes dynamiques et découpler les grains entre eux. Les matériaux composites élaborés sont constitués d'une matrice d'accueil - magnétique (ferrite spinelle) ou non-magnétique (diélectrique = silice) - dans laquelle sont dispersées des particules métalliques (Fer-Nickel ou Cobalt). Ces matériaux sont novateurs dans la mesure où le matériau final peut bénéficier d'un couplage des propriétés magnétiques des deux phases constitutives. L'holographie électronique en transmission a mis en évidence une ocnfiguration de spins de type « vortex » dans les nanoparticules de Fe30Ni70. Les mesures holographiques ont été comparées au profil de l'aimantation, dans un vortex, modélisé par une approche micromagnétique. Des analyses physico-chimiques approfondies nous ont permis de confirmer les topologies visées : pour le composite métal-diélectrique, l'épaisseur de la couche d'enrobage a pu être contrôlée à l'échelle nanonométrique. Pour le composite métal-oxyde obtenu par croissance directe du ferrite sur la phase métallique, on a démontré une bonne dispersion des particules métalliques. Les propriétés magnétiques et structurales des différents composites, en poudre ou compactés par SPS (compactage-frittage flash), ont été caractérisées et discutées. Les propriétés fonctionnelles ont été aussi étudiées et sont très prometteuses pour les applications visées. L'enrobage des nanoparticules par la silice a permis la préparation de leur surface dans la perspective d'une fonctionnalisation par des entités biologiques.
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Vernay, Ophélie. "Apport de la RMN haute résolution solide pour la caractérisation de verres biocompatibles". Phd thesis, Université d'Orléans, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00859625.
Abstract (sommario):
Le développement de matériaux biocompatibles permettant la vectorisation de principes actifs est particulièrement souhaitable dans le cadre de la réparation osseuse liée à certaines pathologies. Dans la première partie de ce mémoire, nous décrivons la synthèse et la caractérisation de verres de phosphates de calcium dopés avec du gallium qui est un agent inhibiteur de la résorption osseuse. Les modifications du réseau phosphate sont étudiées par RMN du 31P et les différents environnements locaux du Ga3+ sont mis en évidence par RMN du 71Ga en utilisant des conditions expérimentales spécifiques (très haut champ magnétique de 20T et rotation de l'échantillon ultra-rapide). Le comportement en solution de ces verres a été étudié par RMN et par ICP-AES. Les résultats obtenus indiquent qu'ils sont soumis à une dissolution quasi-congruente et que l'ajout de Ga3+ augmente leur durabilité chimique. La seconde partie de ce travail est dédiée à l'étude d'un verre bioactif utilisé en chirurgie réparatrice osseuse : le Bioglass® 45S5 (système SiO2-CaO-Na2O-P2O5). L'utilisation d'expériences RMN de double résonance a permis d'apporter des éléments de réponse sur le type d'association entre les groupements phosphates et le réseau silicate. Après immersion de ce verre dans un fluide physiologique simulé (SBF), un suivi quantitatif des espèces, initiales et formées à la surface du verre, a été réalisé par RMN. Les résultats obtenus par RMN et par d'autres techniques de caractérisation montrent que l'hydroxyapatite carbonatée se formant en surface du verre présente de grandes similitudes avec les apatites biologiques.
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Combes, Julien. "Etude de l'adhésion d'ostéoblastes sur substituts apatitiques par microscopie à force atomique". Phd thesis, Ecole Nationale Supérieure des Mines de Saint-Etienne, 2009. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00445705.
Abstract (sommario):
L'objectif de cette étude s'inscrit dans une démarche de développement de céramiques apatites phosphocalciques et de leur évaluation biologique. Les matériaux étudiés sont des hydroxyapatites silicatées ou carbonatés denses en monophasées. Il s'agit d'un travail interdisciplinaire, qui va de la synthèse et la mise en œuvre de matériaux céramiques à la biomécanique cellulaire et les essais de cultures cellulaires in vitro. La dimension originale du projet concerne le suivi de la réponse des cellules osseuses déposées sur ces céramiques par l'indentation à l'aide d'un AFM. Ces travaux montrent d'une part, que la bioactivité des matériaux étudiés était semblables et d'autre part, que la relaxation de cellules ensemencées sur TA6V et hydroxyapatite stochiométrique suivent une loi puissance (exposant ≈ 0.2) sur 2-200 secondes. La méthode originale utilisée montre par ailleurs que la relaxation d'une fibre d'actine est différentiable de la relaxation de la membrane cellulaire.
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Beauvais, Estelle. "Caractérisation de systèmes biologiques à l'échelle nanométrique : études des interactions entre des modèles membranaires et des agents exogènes". Phd thesis, Université de Technologie de Compiègne, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01067152.
Abstract (sommario):
Les membranes biologiques sont impliquées dans divers mécanismes comme la reconnaissance moléculaire ou encore la fusion membranaire. Les lipides, principaux composants des membranes, sont inhérents à ces processus cellulaires, mais leur organisation et leur rôle fonctionnel au sein de ces systèmes sont très complexes. Dans ce travail, nous avons utilisé des modèles membranaires mimant ces systèmes biologiques pour identifier les interactions mises en jeu avec divers agents exogènes (AEs), en utilisant la microscopie à force atomique (AFM). Nous avons donc travaillé sur deux AEs différents qui interagissent potentiellement avec ces membranes. Le premier intervient directement dans le cadre de l'étude du paludisme. Le mécanisme moléculaire de cette maladie (impliquant probablement des structures lipidiques) n'étant pas clair, la compréhension de celui-ci faciliterait le développement de nouvelles molécules antipaludiques et/ou cibles thérapeutiques. Parallèlement notre étude s'est portée sur l'interaction des nanoparticules (NPs) de TiO2, notre second AE, avec les membranes. Très utilisées dans l'industrie, ces NPs de TiO2 pourraient avoir un impact sur la santé humaine, en interagissant notamment avec les membranes cellulaires. Des techniques biophysiques classiques ont tout d'abord été utilisées pour évaluer l'interaction de l'AE avec des systèmes biomimétiques. Ensuite, lorsque celle-ci est prouvée, l'AFM est utilisée pour visualiser les changements morphologiques des modèles membranaires en présence de ces AEs. Ainsi, pour chaque AE, nous avons finalement suggéré un mécanisme d'interaction afin de répondre aux problématiques soulevées.
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Liao, Jiunn-Der. "Modifications physico-chimiques et mécaniques du polyéthylène et du polypropylène par implantation ionique, plasma micro-ondes,bombardement d'électrons et irradiation gamma". Grenoble INPG, 1995. http://www.theses.fr/1995INPG4202.
Abstract (sommario):
La surface d'une polyolefine traitee par plasma micro-ondes ou par faible dose d'implantation ionique d'azote devient mouillable. Pour obtenir des peroxydes polarisables sur une polyolefine, un traitement par plasma d'argon de courte duree est suffisant. Les analyses xps couplees avec les resultats obtenus en resonance paramagnetique electronique, par decomposition des peroxydes, par mesures de mouillabilite et par l'exploitation des spectres actifs en infrarouge ont montre que les structures oxydees, formees par differentes techniques de traitement, jouent un role important pour interpreter la variation des proprietes chimiques a la surface du polymere. Compare a l'implantation ionique, le traitement par plasma micro-ondes, en particulier par plasma argon, produit plus de groupes polarisables. Il est interessant pour les applications de greffage. La durete et le module d'elasticite, mesures par nanoindentation sur une polyolefine augmentent avec une dose appropriee d'implantation ionique. Une dose de 1,4 x 10#1#7 ions. Cm#-#2 permet de multiplier par 15 la durete du polyethylene a tres haut poids moleculaire et par 7 son module d'elasticite a une profondeur de 30 nm. Le passage du comportement visco-plastique a quasi-elastique est mis en evidence. L'epaisseur de la couche modifiee depasse 300 nm. L'etude du couple de frottement entre sphere metallique et cupule en polyethylene montre que l'implantation ionique du polymere permet de reduire la vitesse d'usure du polyethylene, par amelioration de ses proprietes mecaniques liees a la formation d'une couche reticulee, dure et elastique. Les effets des traitements de surface sur les polymeres utilises comme biomateriaux permettent d'adapter les proprietes en surface des applications specifiques
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Amorosi, Cédric. "Polymérisation par plasma froid : un outil pour l'obtention de surfaces fonctionnalisées pour les applications de type biocapteur et pour les systèmes à libération de médicaments". Phd thesis, Université de Strasbourg, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00864105.
Abstract (sommario):
La réponse biologique d'un matériau est essentiellement reliée à sa surface : cela souligne l'importance du rôle des techniques de modification de surface dans la réalisation d'une réponse biologique adaptée. Ainsi les surfaces fonctionnalisées par des 'hydrogels' minces possèdent un énorme potentiel dans diverses applications. En effet, les hydrogels sensibles au pH et à la température peuvent être utilisés dans le but de libérer de façon contrôlée une molécule dans l'environnement biologique. Ces hydrogels peuvent aussi être utilisés en tant que biocapteur de par leurs fonctions disponibles permettant la reconnaissance spécifique de biomolécules cibles. Différents procédés, choisis principalement en fonction du type de matériau et de la surface à fonctionnaliser, peuvent être utilisés pour l'obtention de ce genre de films. Parmi ces procédés, le choix s'est tourné vers l'utilisation de la polymérisation par plasma dont les propriétés de surfaces peuvent être ajustées en fonction des paramètres de la décharge tel que la puissance électrique, le temps de traitement, la composition et la pression du gaz.
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Ginsac, Nathalie. "Caractérisation de matériaux composite polyacide lactique-bioverre pour application dans la réparation osseuse". Phd thesis, INSA de Lyon, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00668698.
Abstract (sommario):
Ce travail de thèse porte sur la caractérisation d'un matériau composite polyacide lactique-bioverre pour application comme dispositif de réparation osseuse. Le bioverre étant trop fragile pour être utilisé seul comme dispositif de réparation osseuse, celui-ci est associé à une matrice polymère résorbable permettant d'apporter le caractère bioactif à des matériaux pouvant être mis en forme par des procédés de plasturgie. Le matériau composite polyacide lactique-bioverre est ainsi mis en forme par injection à partir de granules élaborés par voie solvant. La caractérisation des propriétés de ce matériau composite a révélé une augmentation du module élastique avec l'ajout de charges, mais une diminution des contraintes maximales admissibles et de la déformation à la rupture. Les modifications des propriétés mécaniques ont été associées à une modification des propriétés de la matrice et notamment de sa masse moléculaire. Un autre mode d'élaboration par pressage à chaud a permis de limiter la dégradation du polymère. Une meilleure maitrise de la masse moléculaire du composite serait ainsi un moyen de contrôler sa cinétique de dégradation in vivo et ainsi d'adapter ses propriétés en fonction du cahier des charges des applications visées. Dans une seconde partie, l'effet du taux de bioverre sur le caractère bioactif du composite a été évalué par immersion dans un fluide biologique de composites chargés à 20, 30 et 50% (en masse de bioverre). Un scénario de cristallisation à la surface des différents composites a ainsi été proposé. Tous les composites se sont révélés bioactifs et d'autant plus que le taux de bioverre est élevé. Le composite chargé à 50% apparait ainsi comme le matériau le plus bioactif, mais sa vitesse de dégradation est très rapide. Ce matériau étant destiné à être implanté, une étude de biocompatibilité in vitro a été menée par culture de cellules ostéoblastiques à la surface des matériaux. Enfin la biocompatibilité du composite in vivo, son caractère biorésorbable et ostéoconducteur ont été évalués par implantation du matériau composite dans les tissus musculaires et osseux de lapins. Le caractère biocompatible, bioactif et ostéoconducteur du composite chargé à 30% en masse de bioverre en fait un candidat de choix pour les applications proposées.
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Errassifi, Farid. "Mécanismes d'adsorption du risédronate par des phosphates de calcium biologiques: applications aux biomatériaux". Phd thesis, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00667418.
Abstract (sommario):
Notre travail de thèse porte sur la réactivité de phosphates de calcium biomimétiques vis-à-vis d'un agent thérapeutique de la famille des bisphosphonates : le risédronate. Ce médicament actuellement commercialisé sous le nom de " Actonel ", est préconisé pour le traitement de certaines affections du tissu osseux telle que l'ostéoporose. Nous nous proposons dans cette contribution d'élucider les mécanismes d'interaction se produisant à l'interface entre des matériaux apatitiques de choix et le risédronate; pour cela les propriétés physico-chimiques des supports examinés ainsi que les caractéristiques de la solution d'incubation ont été prises comme variables expérimentales. L'étude d'adsorption nous a amené dans un premier temps à élaborer des phosphates de calcium présentant différentes caractéristiques physico-chimiques. Pour cela nous avons fait varier les conditions de synthèse (taux de saturation, température, durée de maturation, vitesse d'adition des réactifs...). Nous avons ensuite préparé des sels de risédronate de calcium, et ce afin de spécifier la nature des interactions entre molécules de risédronate et ions calcium en solution. Pour préciser les caractéristiques physicochimiques des précipités (index de cristallinité, modifications structurales, altérations morphologiques...), nous avons fait appel à diverses techniques physico-chimiques complémentaires (DRX, FTIR, Raman, RMN de l'état solide, MEB, MET, ATD/ATG, BET, complexométrie et analyses chimiques). Les solides précipités sont des apatites phosphocalciques qui présentent des compositions chimiques variables (rapport atomique Ca/P de 1,33 à 1,65) ainsi que des propriétés structurales et microstructurales différentes. Leur surface spécifique couvre la gamme de 49 à 201 m²/g. Les solides élaborés dans des conditions physiologiques de pH et de température sont des apatites nanocristallines de basse cristallinité, analogues au minéral osseux; ils sont dotés à leur surface d'une couche hydratée riche en environnements non apatitiques. Ces espèces labiles sont absentes pour l'hydroxyapatite bien cristallisée. L'étude d'adsorption des molécules de risédronate dans tous les cas examinés montre que la fixation de ces espèces par les supports apatitiques se fait selon une cinétique rapide, ce qui atteste de la grande réactivité de ces matériaux vis-à-vis de leur environnement. L'allure des isothermes d'adsorption obtenues dans un domaine de faibles concentrations sont de type Langmuir. La réactivité des solides examinés vis-à-vis des molécules d'adsorbat a été discutée sur la base des caractéristiques physico-chimiques du système. Ainsi divers facteurs sont à prendre en considération pour expliquer la différence de comportement de ces matériaux (composition chimique du support et de la solution, état de surface et présence d'environnement labiles en particulier, microstructure...). L'analyse globale des résultats d'adsorption issus des effets de la composition de la solution sur la fixation des molécules de risédronate et de l'adsorption sur les proportions des ions en solution met en évidence une corrélation entre les groupements phosphonate de la solution et les ions phosphate de la surface des supports. Cette observation traduit l'existence d'un processus d'échange impliquant ces espèces à l'interface minéral-milieu environnant. L'étude menée avec des apatites de basse cristallinité à différents stades de maturation confirme l'implication de cette force motrice. Toutefois, l'évolution des proportions en ions calcium échangées lors de l'adsorption laisse penser que d'autres phénomènes peuvent intervenir. Ainsi l'étude menée dans une gamme de concentration élevée en adsorbat montre des isothermes à plateaux, traduisant l'existence de processus complexes à la surface du solide. En outre, l'étude approfondie réalisée par spectroscopies Infrarouge et Raman et par RMN, sur des supports après contact avec les molécules d'adsorbat, atteste de la présence de fortes interactions impliquant les groupements fonctionnels de l'adsorbat et les sites calcium de la surface des apatites. L'étude comparée avec les sels de risédronate de calcium précipités confirme la formation de phase amorphe typique du composé Ca2BP. L'évolution des nanocristaux apatitiques en présence des molécules de risédronate affecte très peu la composition de la couche hydratée à leur surface et inhibe, par conséquent leur processus de maturation. Sur le plan biologique, la localisation de ces principes actifs à la surface du minéral osseux pourrait être bénéfique dans la mesure où ces espèces peuvent bloquer le processus de vieillissement du tissu osseux et préserver sa réactivité. Afin de limiter les effets secondaires des molécules de bisphosphonates, d'une part, et d'améliorer leur biodisponibilité locale en vue d'élargir leur champ d'application thérapeutique, d'autre part, une approche par diffusion locale semble une voie intéressante. L'ensemble des résultats issus de ce travail constitue une plate forme pour la mise au point d'un dispositif de vectorisation locale du risédronate par des substituts osseux phosphocalciques.
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Creuzet, Caroline. "Synthèse et caractérisations d'hydrogels thermoréversibles à base de polysaccharides modifiés". Phd thesis, 2007. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00203592/en/.
Abstract (sommario):
Ce travail est consacré à la synthèse et à la caractérisation physico-chimique de nouveaux systèmes à base de polysaccharides naturels, le hyaluronane (HA) et le chitosane (CHI), présentant une transition sol-gel thermoréversible en milieu aqueux.Ces réseaux tridimensionnels résultent d'interactions hydrophobes interchaînes entre des chaînes thermosensible d'un copolymère aléatoire d'unité oxyde d'éthylène et oxyde de propylène (POEP) greffées sur le squelette polysaccharidiques. Ces interactions sont induites par chauffage.
Afin d'évaluer l'influence des greffons des dérivés polysaccharides possédant différents degrés de substitution, le phénomène de thermoassociation a été étudié en milieu aqueux par des mesures rhéologiques en écoulement et en régime dynamique, de calorimétrie différentielle à balayage et de spectroscopie RMN 13C.
Ces systèmes sont sensibles à la variation de divers paramètres externes tels que la force ionique du milieu aqueux ou la concentration en polymères.
Les hydrogels obtenus au cours de ce travail présentent des applications potentielles dans les domaines biomédical, pharmaceutique et cosmétique.