Matériaux à base d’amidon pour un usage biomédical

Starch-based materials for biomedical applications

• Auteur / Autrice : Diego Velasquez
• Direction : Denis Lourdin, Anne Pellé Meddahi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux, biomatériaux
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Végétal-Environnement-Nutrition-Agro-Alimentaire-Mer (Angers)
• Jury : Président / Présidente : Catherine Boisson-Vidal
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Michel Serfaty
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent David, Delphine Logeart

Mots clés

Mots clés contrôlés

Biocompatibilité

Structure cristalline (solides)

Amidons

Résumé

L'objectif principal de cette étude est de caractériser des matériaux à base d'amidon de différentes origines botaniques (pomme de terre, maïs riche en amylose et maïs waxy riche en amylopectine) et avec différents pourcentages de plastifiant sous conditions physiologiques, afin de prédire leur comportement dans des applications biomédicales telles que les dispositifs médicaux implantables. Les caractérisations en conditions physiologiques incluent la prise d'eau, l'évolution du module élastique en compression, la libération de glycérol à partir des matériaux plastifiés, l'évolution de la structure cristalline, l'hydrolyse enzymatique et la viabilité cellulaire. L'amidon de pomme de terre plastifié présente les meilleurs résultats en termes de comportement mécanique, grâce à la présence de glycérol et à l'évolution de sa structure cristalline. Afin d'étudier la réponse in vivo aux matériaux à base d'amidon, des implantations ont été réalisées de 8 à 30 jours sur un modèle animal murin (rat), où les matériaux à base de pomme de terre ont présenté la meilleure réponse de l'hôte. Finalement, une approche spécifique en sialendoscopie en utilisant des matériaux amylacés sous forme de tube implantés dans des canaux salivaires de cochons a permis la validation du modèle animal et la définition d'un cahier des charges pour ce type de matériaux

The main purpose of this study was to characterize pure starch-based materials from different botanical origins (potato, amylose-rich maize and amylopectin-rich maize waxy) and with different amounts of plasticizer under physiological conditions in order to predict their behavior when used. In biomedical applications, such as implantable biomedical devices. Characterizations under physiological conditions included swelling and determination of mechanical behaviour during mechanical compression. Furthermore, glycerol release, crystalline structure evolution, enzymatic hydrolysis and cell viability were also evaluated in simulated physiological conditions. Plasticized potato starch presented the best results in terms of mechanical behaviour, due to the presence of plasticizer and the evolution of its crystalline structure. In order to explore the in vivo response of starch-based materials, implantations were performed at 8 days and 30 days in a rat animal model, where potato starch induced a better host response. Finally, a specific approach in sialendoscopy using starch- based tubes was performed in the salivary ducts on a pig animal model, which permitted the validation of the animal model and the specifications for this type of materials