Traitement de surface par jet d'azote supercritique : application aux textiles biomédicaux

Surface treatment by supercritical nitrogen jet : Application to biomedical textiles

• Auteur / Autrice : Yosri Khalsi
• Direction : Frédéric Joseph Heim, Abdel Tazibt
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique
• Date : Soutenance le 17/12/2020
• Etablissement(s) : Mulhouse
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques, sciences de l'information et de l'ingénieur (Strasbourg ; 1997-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique et mécanique textiles (Mulhouse)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Textiles et tissus -- Recherche

Extraction par fluides supercritiques

Traitements de surface

Fibroblastes

Polymères en médecine

Dispositifs médicaux implantables

Mots clés libres

Textile biomédical

Fibroblastes

Traitement de surface

Jet d’azote supercritique

Biomedical textile

Fibroblasts

Surface treatment

Supercritical nitrogen jet

Résumé

Les implants cardio-vasculaires sont de plus en plus utilisés pour la réparation des pathologies vasculaires. Près de 300 000 remplacement de valve cardiaque sont réalisés par an à travers le monde. Le développement de ces implants est désormais primordial. L’objectif de ce travail de recherche est de développer des matériaux bio-textiles performants pouvant être utilisés comme implants médicaux par l’amélioration de leur bio intégration dans le milieu biologique. En effet, suite aux études in vivo menées au LPMT, des fibroblastes prolifèrent sur la surface des implants suite à une réaction inflammatoire. Ces dernières, lorsqu’elles se fixent en grandes quantités sont à l’origine du dysfonctionnement de la valve cardiaque en textile. L’état de l’art met en évidence la sensibilité de ces cellules à la topographie. De ce fait, le traitement consiste à modifier la topographie du tissu par la projection de micro particules en surface. Cette technique a été développée par le CRITT TJFU. Le travail de recherche porte sur : i) l’étude élémentaire de l’interaction du jet d’azote supercritique avec la surface d’un polymère, ii) l’étude de l’évolution des caractéristiques physiques : vitesse de particules, température du jet en fonction des conditions du tir et iii) l’étude de l’interaction du jet avec un textile. Ainsi, sous des conditions particulières de traitement, les textiles ont subi une modification de surface à l’échelle des fils. Cette modification est caractérisée par la présence des cratères d’impact et des effilochages. Cette topographie s’avère très intéressante pour limiter les fibroblastes dans le cas de tissu monofilament et pour limiter la réaction inflammatoire sur le tissu multifilament.

Cardiovascular implants are increasingly used for the repair of vascular pathologies. Almost 300,000 heart valve replacements per year are performed around the world. Nowadays, the development of these implants become crucial. The objective of this research work is to develop high-performance bio-textile materials that can be used as medical implants by improving their bio-integration into the biological environment. In fact, following in vivo studies carried out at LPMT, fibroblasts proliferate on the surface of implants following an inflammatory reaction. When these cells proliferate in large quantities, they form a biological tissue that cause the dysfunction of the textile heart valve. Bibliographic studies demonstrate the sensitivity of these cells to topography. Therefore, the treatment consists in modifying the topography of the tissue by the projection of micro particles on the surface. This technique was developed by CRITT TJFU. This research work focuses on: i) the elementary study of the supercritical nitrogen jet interaction with the polymer surface, ii) the study of the physical characteristics evolution: particle speed, temperature of the jet as well as iii) the study of the jet interaction with the textile. Thus, under special processing conditions, the particles projected by the jet N2 SC generate craters on the surface of monofilament as well as multifilament fabric, allowing topographical modifications at the yarn scale. Our results showed a significant decrease in fibroblast proliferation with increasing textile roughness compared to untreated one. Moreover, the topography limits the inflammatory reaction on the multifilament fabrics.