Caractérisation Hydro-chimio-mécanique de dérivés de la gelée de Wharton pour des applications en Médecine régénérative (HyWhartonMed)

Hydro-chemo-mechanical characterisation of Wharton's jelly derivatives for regenerative medicine (HyWhartonMed)

• Auteur / Autrice : Alexis Da rocha
• Direction : Adrien Baldit
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Mécanique des Matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 07/09/2024
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : C2MP - CHIMIE MECANIQUE MATERIAUX PHYSIQUE
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LEM3 - Laboratoire d Etude des Microstructures et de Mécanique des Matériaux
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : DEPARTEMENT 1 : Mécanique des Matériaux, des Structures et du Vivant (MMSV)

Mots clés

Mots clés libres

Couplages hydro-chimio-mécaniques

Biodéchets

Gelée de Warthon

Imagerie multimodale

Biomécanique

Médecine régénérative

Multimodal imaging

Hydro-chemo-mechanical couplings

Biowaste

Warthon jelly

Regenerative medicine

Biomechanics

Résumé

Description du projet: Ce projet s'inscrit dans le cadre d'un projet de recherche collaborative de l'appel à projet ANR 2023 intitulé Biomécanique d'un matériau modèle pour la compréhension des couplages hydro-chimio-mécaniques dans les matrices mucoïdes et dont l'acronyme est HyCareMat. Pertinence, originalité et objectifs: Les connaissances du consortium sur les dérivés de gelée de Wharton, qui présente une bonne répétabilité biomécanique (Baldit et al, 2022; Dubus et al., 2022a,2022b) et qui permet de moduler la réticulation (Scomazzon et al., 2024), la teneur en GAGs (Scomazzon et al., 2021) et/ou l'environnement (Baldit, 2013), constituent une force. De plus, comme il s'agit d'un produit destiné à la destruction et prometteur pour de futures applications médicales, l'enrichissement des connaissances en matière de couplages hydro-chimio-mécaniques dans la GW apparaît comme un élément crucial pour l'innovation médicale. Méthodologie et techniques mises en œuvre: L'hypothèse principale consiste à considérer les couplages entre les phases solides et fluides, ainsi que les composants chimiques des deux, plus précisément les GAG chargés électriquement et combinés au collagène ainsi que les ions physiologiques. L'interaction fluide-structure sera modélisée comme un milieu continu homogénéisé dans le cadre de la poro-mécanique tandis que le couplage chimio-mécanique sera généré par l'équilibre du potentiel chimique à travers l'osmose (Chetoui et al., 2022). Sur la base de résultats préliminaires, il est considéré que l'ajustement des réticulations (Soar et al., 2023) et de la teneur en GAGs (Scomazzon et al., 2021), sur des structures géométriquement contrôlées, est suffisant pour moduler les phénomènes d'interaction. Cela permettra donc de discriminer les couplages hydromécaniques des couplages chimio-mécaniques. Enfin, la combinaison de techniques d'imagerie multimodale lors de l'exécution de chargements hydro-chimio-mécaniques et le suivi de la réponse de l'animal à l'intégration des matériaux devraient fournir suffisamment de données pour permettre la construction d'outils prédictifs.

PhD project description: This project belongs to an ANR grant entitled Hydro-chemo-mechanical characterisation of a mucoid matrix for medical applications Relevance, originality and objectives: The consortium's knowledge of Wharton's jelly (WJ) derivatives, which exhibit good biomechanical repeatability (Baldit et al, 2022; Dubus et al., 2022a,2022b) and allow modulation of cross-linking (Scomazzon et al., 2024), GAG content (Scomazzon et al., 2021) and/or environment (Baldit, 2013), is a strength. Moreover, as a product destined for destruction and promising for future medical applications, enriching knowledge of hydro-chemo-mechanical couplings in WJ appears to be a crucial element for medical innovation. Methodology and techniques: The main hypothesis is to consider the couplings between solid and fluid phases, as well as the chemical components of both, specifically electrically charged GAGs combined with collagen as well as physiological ions. The fluid-structure interaction will be modeled as a homogenized continuous medium within the framework of poro-mechanics, while the chemo-mechanical coupling will be generated by chemical potential equilibrium through osmosis (Chetoui et al., 2022). Based on preliminary results, it is considered that adjusting cross-links (Soar et al., 2023) and GAG content (Scomazzon et al., 2021), on geometrically controlled structures, is sufficient to modulate interaction phenomena. This will make it possible to discriminate between hydromechanical and chemomechanical couplings. Finally, the combination of multimodal imaging techniques during the execution of hydro-chemo-mechanical loading and the monitoring of the animal's response to material integration should provide sufficient data to enable the construction of predictive tools.