L’objectif général du projet TEXTOS est de développer une matrice 3D innovante pour l’ingénierie tissulaire dans le but de reconstruire, régénérer ou remplacer la fonction de tissus ou d’organes déficients. Cette matrice constituera un support de croissance composé de polymères naturels agrosourcés. L’originalité de ce projet réside dans la préparation d’un support stérilisé bi-composant, biocompatible et poreux obtenu selon un procédé de tricot et prêt à l’emploi. Ce matériau sera constitué de poly (lactic-co-glycolicacid) (PLGA) en substrat (assurant la fonction mécanique) et de chitosan en revêtement de surface (pour la bio fonctionnalisation).
Les défis à relever dans ce projet sont multiples. En premier lieu, un défi scientifique et technique visant la réalisation d’un produit innovant à la croisée des chemins des secteurs de la biotechnologie et des agro-ressources. Le second relève de la maturation du produit d’ingénierie tissulaire, en partant du concept vers la réalisation d’un prototype opérationnel validé en condition préopératoire ; une étape clé pour la valorisation du produit auprès des entreprises.
L’ensemble de ces défis pourra être relevé au sein d’un consortium fédérant les différentes expertises complémentaires appartenant à la zone transfrontalière. Les actions de recherche et développement comprennent la mise au point des fils de PLGA (grade médical), le revêtement avec du chitosan, le tricotage d’une matrice textile 3D, et son utilisation en reconstruction osseuse. Les actions de communication, qui seront mises en œuvre conjointement tout au long du projet, intègrent différents supports pour la diffusion d’informations, l’organisation événementielle ainsi que la dissémination auprès des entreprises.
Le projet MATREX nous a permis de mettre en évidence des performances intéressantes de certains matériaux qui pourraient être des alternatives pour la fabrication d’outillages de mise en forme, notamment pour des moules verriers et de forge ainsi que des pièces d’usure à chaud pour le secteur de l’énergie.
Les séries d’essais de laboratoire réalisées à travers différentes techniques et méthodes ont été croisées et cela a permis de faire une sélection de matériaux ou de méthodes d’élaboration de matériaux prometteurs. Les détails de ces méthodes et matériaux sélectionnés seront disponibles dans les conclusions du projet MATREX.
À travers le projet MATREX et les retours des professionnels du verre, de la forge, de la fonderie et l’énergie, il ressort deux problématiques prépondérantes:
La lubrification des moules est une étape importante pour la préservation de la durée de vie de ces derniers. Cependant, cette étape de lubrification est parfois à l’origine de conséquences néfastes pour l’environnement et l’industrie.
En effet, la présence de certains composants des lubrifiants est de moins en moins désirée en milieu industriel en raison de leur relative nocivité pour l’environnement.
Aussi, le nettoyage et l’entretien des moules pour retirer les résidus de lubrifiant sont assez contraignants.
C’est à ce titre qu’un grand nombre d’industriels ont la volonté, à long terme, de réduire voire d’éliminer les lubrifiants lors de l’étape de mise en forme des verres.
Des réflexions sur des demandes de la modification de la composition de certains lubrifiants, en respect de la réglementation REACH, sont souvent menées dans le milieu industriel. Cependant, la modification de la structure ou de la composition des lubrifiants n’est pas sans conséquences sur leurs performances.
Combinés à cet intérêt, il y a aussi pour les industriels d’une part l’enjeu du suivi en temps réel de l’endommagement de leur outillages afin d’optimiser le flux de produits finis et d’éviter les produit défectueux, et d’autre part la volonté de trouver des moyens efficaces de nettoyage/décapage des moules.
Il existe par ailleurs une volonté de mettre à disposition des professionnels des outillages à chaud, des outils de diagnostic leur permettant de faire des prédictions sur la durée de vie de leurs matériels.
Les pièces d’usures pour haute température et/ou haute énergie (réfractaires, céramiques, etc.…) font face à des problématiques similaires à celles des moules et outillages des verriers et des forgerons. Le relatif empirisme de définition/calcul des nuances mises en forme et de l’optimisation matière (forme-design) conduisent à des durées de vie réduites des pièces et outillages, donc des coûts de maintenance et une reproductibilité aléatoire. De plus, la problématique du recyclage-valorisation est souvent négligée, voire non prise en compte. Il est certain qu’avec la notion d’assemblage de plusieurs matériaux, ce point devient un facteur clé de succès du choix de tel ou tel matériau (métallique, céramique, composite,………).
C’est dans ce contexte que le présent projet de recherche est mis en œuvre. Face à toutes ces problématiques, le consortium de CRTs initial du projet Matrex auquel s’ajoute un nouveau CRT tentera d’apporter des propositions de solutions et des méthodologies de travail transférables à l’échelle industrielle à l’issue de ce nouveau programme Matrex 2.
De nos jours les patients touchés par des traumatismes du tissu osseux doivent composer avec les difficultés inhérentes à la reconstruction de ce tissu biologique, menant à des temps d’hospitalisations souvent longs et coûteux. Une régénération osseuse rapide et efficace est donc un paramètre essentiel à considérer pour rendre aux patients leur autonomie et leur mobilité, notamment en restaurant leur capacité à marcher. Il y a chaque année dans le monde 2,2 millions d’interventions chirurgicales concernant des sites osseux. Plus de 25000 substituts osseux synthétiques ont été implantés en France en 2011 (8% d’augmentation par rapport à 2010) pour un montant de 6 millions d’euros.
Dans ce contexte, un précédent projet (BiomateriOs) nous a permis d’accéder à des structures poreuses et biocompatibles composées d’hydroxyapatite commerciale. Grâce à l’utilisation de céramiques et/ou verres bioactifs, ostéo-conducteurs/inducteurs, ces architectures optimisées pour la régénération osseuse présentent une double porosité et une solubilité contrôlée, pour éviter le recours à l’autogreffe, limitant ainsi douleur et morbidité accrue pour le patient.
Ce nouveau projet OptimOs s’inscrit dans la même philosophie et vise à optimiser la composition des structures produites afin d’accéder à de nouvelles propriétés biologiques, en utilisant notamment différentes phases de phosphates de calcium et/ou la substitution ionique. L’accent sera de plus porté sur la mise en forme du produit fini sous forme de blocs sécables ou capables d’être assemblés en trois dimensions. Ceci permettra aux praticiens d’adapter au plus proche la géométrie de la construction à celle de la zone à combler tout en ayant le choix d’utiliser des matériaux adaptés à certaines conditions telles que des sites inflammatoires ou potentiellement infectés.
A plus long terme, un de nos objectifs est également de proposer une nouvelle voie de valorisation de la technologie PIM (Powder Injection Moulding) qui se développe actuellement dans le monde entier. Plus précisément, si les mousses céramiques sont régulièrement requises par les praticiens pour le comblement osseux, particulièrement pour les grands défauts, elles sont difficiles à produire et plus encore à mettre en forme. Le PIM promet ainsi une réelle rupture technologique pour la réalisation de matériaux destinés au marché médical offrant un fort potentiel de valorisation pour les structures destinées au comblement osseux.
L’objectif du projet collaboratif PRACORMat-II est de développer collectivement des solutions technologiques innovantes et performantes de fonctionnalisation des surfaces en vue de les proposer, dans une phase ultérieure de développement, aux industriels des réseaux des CRTs partenaires. Ces solutions adressent, de façon plus fine, les problématiques déjà abordées dans le précédent projet PRACORMat (volet développement de surfaces conductrices par métallisation durable des matériaux diélectriques pour les marchés de l’énergie, le transport, la connectique, le luxe) mais pas seulement.
Elles sont élargies aux problématiques des surfaces des matériaux biocompatibles notamment ceux des dispositifs médicaux (antimicrobiennes, bioactives).
L’autre objectif est de créer une équipe mixte des CRTs Grand Est multi-experte, spécialisée dans des domaines complémentaires des Surfaces & Interfaces, où chaque CRT apportera sa brique technologique et son expertise propres à la fonctionnalisation de surface ciblée.
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