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| Fabrications additives de biomatériaux par les procédés de fusion sur lit de poudre et dépôt de filament fondu pour applications en régénération osseuse (Additive manufacturing of biomaterials by powder bed fusion and fused filament deposition processes for bone regeneration applications) | ||
Chaigneau , Louis - (2022-11-25) / Universite de Rennes 1 - Fabrications additives de biomatériaux par les procédés de fusion sur lit de poudre et dépôt de filament fondu pour applications en régénération osseuse Langue : Français Directeur de thèse: Lebullenger, Ronan; Cheviré, François Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : Matière, Molécules et Matériaux Thématique : Chimie, minéralogie, cristallographie | ||
Mots-clés : Impression 3D, fabrication additive, biomatériaux, fusion sur lit de poudre, extrusion de matière, Biomatériaux, Impression 3D Résumé : Les matériaux utilisés en médecine régénératrice appelés biomatériaux, appartiennent aux familles génériques des métaux, céramiques et verres (inorganiques ou organiques). A l’usage, ces matériaux peuvent se présenter sous formes massive monolithique ou poreuse, macro ou micro structurée. Dans le cas de notre étude, c’est la substitution osseuse qui est visée comme utilisation potentielle. La fabrication additive (FA) est une nouvelle approche pour la synthèse de matériaux qui permet de créer des pièces ou des prototypes directement à partir d'un fichier de conception assistée par ordinateur. La FA est ainsi très prometteuse, notamment pour les applications cliniques spécifiques adaptées à chaque patient. Deux méthodes distinctes de FA ont alors été choisies et développées pour la production de biomatériaux vitreux. La méthode de FA de fusion sur lit de poudre utilisant la source laser CO2 a été développée pour la synthèse et la mise en forme de verre de silicates sodo-calcique bioactifs. A l’aide de cette méthode, le frittage réactif a permis la mise en forme d’objets 3D qui ne présentent pas de cytotoxicité pour les cellules osseuses ou endothéliales. Enfin, la croissance de cellules osseuses a été confirmée à la surface de ces objets macroporeux après dix jours de culture. La méthode de FA extrusion de matière a été employée pour la synthèse de composites polymère-verre. L’interaction délétère du bioverre (45S5) vis-à-vis de la tenue mécanique du PLA (polymère thermoplastique d’acide poly-lactique) a été réduite par l’application d’une couche mince d’or sur les particules de verre bioactif. De même, la formation d’une couche de phosphate de calcium source d’hydroxyapatite (HAp) a été révélée à la surface du composite après immersion dans une solution de SBF (simulated body fluid). La mise au point et l’optimisation de ces deux méthodes de FA ont démontré ou confirmé la possibilité de produire à façon des biomatériaux vitreux. Résumé (anglais) : The materials used in regenerative medicine, called biomaterials, belong to the generic families of metals, ceramics and glasses (inorganic or organic). In use, these materials can be presented in massive monolithic or porous, macro or micro structured form. In the case of our study, the potential use is for bone replacement. Additive manufacturing (AM) is a new approach to material synthesis that allows the creation of parts or prototypes directly from a computer-aided design file. This makes AF very promising, especially for specific clinical applications tailored to individual patients. Two distinct AF methods were then chosen and developed for the production of glassy biomaterials. The SLS/M (selective laser sintering/melting) AF method using the CO2 laser source was developed for the synthesis and shaping of bioactive soda-lime silicate glass. Using this method, reactive sintering allowed the shaping of 3D objects that do not exhibit cytotoxicity to bone or endothelial cells. Finally, the growth of bone cells was confirmed on the surface of these macroporous objects after ten days of culture. The FA FFF (fused filament fabrication) method was used for the synthesis of polymer-glass composites. The deleterious interaction of bioverre (45S5) with the mechanical strength of PLA (poly-lactic acid thermoplastic polymer) was reduced by applying a thin layer of gold on the bioactive glass particles. Similarly, the formation of a layer of calcium phosphate source of hydroxyapatite (HAp) was revealed on the surface of the composite after immersion in a simulated body fluid (SBF) solution. The development and optimisation of these two FA methods demonstrated or confirmed the possibility of producing custom-made glassy biomaterials. Identifiant : rennes1-ori-wf-1-17343 | ||
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