New bioactive surfaces for titanium implants : Research, characterisation and industrial development

par Laëtitia Salou

Thèse de doctorat en Biologie, médecine, santé. Biomatériaux

Sous la direction de Pierre Layrolle et de Guy Louarn.

Les rapporteurs étaient Stéphane Descamps, Ståle Petter Lyngstadaas.

  • Titre traduit

    Nouvelles surfaces bioactives sur implants titane : développement, caractérisation et transposition des procédés à l'échelle industrielle


  • Résumé

    Biocompatible et résistant à la corrosion des fluides biologiques, le titane reste cependant un matériau inerte : il ne favorise pas de manière active l'intégration osseuse autour de l'implant. La modification de surface du titane à l'échelle nanométrique permet de moduler l'expression des gènes favorisant l'adhésion et la différentiation cellulaire par un mécanisme de mécanotransduction. Dans ces travaux de thèse, nous nous sommes donc attachés développer, caractériser et appliquer une surface nanostructurée directement sur des dispositifs médicaux. Dans un premier temps, notre étude s'est concentrée sur la préparation et la caractérisation physicochimique. Après l'obtention de surface reproductible sur petits échantillons, nos recherches se sont axées sur la caractérisation biologique de la surface. Des études invivo réalisées chez le lapin ont permis de montrer une accroche osseuse renforcée et bonne ostéointégration de la surface nanostructurée en comparaison avec des surfaces couramment utilisées sur le marché. L'application de cette nouvelle surface sur pièce plus complexe comme les prothèses de trachée, nous a permis de rendre compte d'un phénomène de délamination de la couche de nanostructure. Nos recherches se sont donc orientées vers la problématique de tenue mécanique de la surface avec la réalisation de nano scratch-test et tribologie. Un sujet dans l'air du temps, puisqu'une nouvelle règlementation européenne concernant l'incorporation de nanomatériaux dans les dispositifs médicaux rentrera en vigueur en 2017. En conclusion, ces travaux nous permettent de proposer une nouvelle surface améliorant l'intégration tissulaire intéressante pour une application médicale.


  • Résumé

    Biocompatible and corrosion resistant regarding biological fluids, titanium is still an inert material: it does not participate actively at the tissue-integration around the implant. Surface modification of titanium at nanoscale can promote cell adhesion and differentiation by modulate genes expression due to a phenomenon of mechano-transduction. In this thesis, we have focused on the development, the characterization and the direct application of our nanostructured surface of medical devices. First of all, our study focused on the preparation and physicochemical characterization. After obtaining reproducible surfaces on small samples, our research has focused on the biological characterization of the surface. In-vivo studies conducted in rabbits have allowed us to show similar biomechanical attachment and good osseointegration of the nanostructured surface compared to commonly used surfaces on the market. The application of this new surface on more complex titanium implant such as tracheal prosthesis, has allowed us to observe delamination phenomenon of the nanostructure layer. Therefore, our research was oriented towards the problem of mechanical strength of the surface with the realization of nano scratch test and tribology. A topic in the zeitgeist, as a new EU regulation for medical devices which incorporate nanomaterials will take effect in 2017. To conclude, this work enable to propose a nanosurface with promising results of tissues integration required for medical device.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (212 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 193-212, 183 réf.

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  • Bibliothèque : Université de Nantes. Service commun de la documentation. BU Santé.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : 15 NANT 33-VS
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