Synthèse de dérivés cellulosiques photosensibles et développement d'hydrogels par fabrication additive pour la conception de dispositifs médicaux

Synthesis of photosensitive cellulose derivatives and development of hydrogels by additive manufacturing for the design of medical devices

• Auteur / Autrice : Lénaïc Soullard
• Direction : Bruno Jean
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des Polymères
• Date : Soutenance le 30/11/2023
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherches sur les macromolécules végétales (Grenoble ; 1966-....)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Bossard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anna Szarpak, Etienne Fleury
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Vincent Lapinte, Didier Le Cerf

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères biosourcés

Mots clés libres

Dérivés cellulosiques

Bio-Médecine

Impression 3D

Photo-réticulation

Bio-Based polymers

3D printing

Bio-Medicine

Résumé

Le développement de nouveaux dispositifs médicaux nécessite l'utilisation de matériaux très performants. Ces matériaux, aux propriétés de biocompatibilité et de biodégradabilité contrôlée, et pouvant présenter des propriétés bio-spécifiques particulières (e.g. mucoadhésion, caractère antibactérien, affinité biologique) sont au cœur des travaux de recherche centrés autour de la Médecine du Futur. La mise en forme de ces nouveaux matériaux peut nécessiter le déploiement de technologies de fabrication additive, particulièrement bien adaptées aux spécificités du domaine biomédical. La stéréolithographie (SLA) permet notamment d'élaborer des formes complexes à partir de matériaux préalablement sous forme liquide, par photo-polymérisation sous rayonnement ultraviolet. La SLA est actuellement considérée pour le développement de dispositifs médicaux à partir de dérivés de cellulose. Ce matériau biocompatible constitue le polymère biosourcé le plus abondant sur Terre, et permet d'envisager de nombreuses fonctionnalités de par ses nombreux sites de modification chimique potentiels. L'objectif de la thèse CelluloMed est l'élaboration par SLA de dispositifs présentant des propriétés bio-spécifiques à partir de matériaux cellulosiques modifiés chimiquement, pour des applications dans le domaine du bio-médical. L'élaboration d'un démonstrateur de forme complexe (chambre fluidique + microstructures) avec la réalisation d'un biocapteur enzymatique est notamment visée.

The development of innovative medical devices mainly relies on the use of high performance multifunctional materials. These materials should display high biocompatibility and controlled degradability, and advantageously specific biological properties, such as muco-adhesion, antimicrobial features, or bioaffinity. Such advanced materials are keys for biomedical research activities. Additive manufacturing technologies are particularly well-suited for the technical specifications of biomedical devices. Notably, StereoLithography Apparatus (SLA) allows the processing of complex geometries from UV-light curing of liquid materials. SLA is currently under consideration to develop biomedical devices from cellulose materials. Cellulose is a biocompatible bio-based polymer, extracted from renewable resources. Cellulose chemical structure possesses many hydroxyl functional groups for potential chemical modification and further biomolecules attachment. The aim of the present project is the design and fabrication, using SLA, of biomedical devices able to present various bio-specific properties, from chemically-modified cellulose materials.