Matériaux polymériques pour la médecine régénérative

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L'Institut des matériaux industriels du CNRC a lancé de nouvelles activités de recherche dans le domaine des matériaux polymériques pour la médecine régénérative.

Thèmes de recherche

Les thèmes de recherche sont axés sur le développement de matériaux novateurs à base de polymères pour :

• la guérison et la reconstruction osseuses, y compris les applications orthopédiques (hanche, genou, épaule) et maxillo-faciales
• la réparation du cartilage et treillis, y compris le resurfaçage d'articulations, et
• les greffons et treillis de régénération cardiovasculaire et nerveuse.

Tige de prothèse de hanche du CNRC
Esquisse de conception		Tige en composite polymérique	Revêtement en HA
Coeur Composite polymère Revêtement en HA

Guérison et reconstruction osseuse

Des matériaux à base de polymères sont développés pour la fabrication d'implants osseux ayant les caractéristiques suivantes :

• Structures biomimétiques – structures d'implant avec fibres nanocomposites s'inspirant des nanofibres naturelles en apatite-collagène
• Greffes et squelettes de régénération cardiovasculaire et nerveuse
• Propriétés biomimétiques – propriétés d'implants en composites polymériques et en nanocomposites identiques à celles des os
• Biocompatibilité - adhésion/prolifération élevée de cellules non cytotoxiques
• Ostéoconduction – technologie inédite de revêtement en céramique sur les matériaux polymériques, y compris l'hydroxyapatite (HA)

Guérison et squelettes de cartilage

Structures poreuses à base de polymères polyphasés conçues pour réparer de manière permanente et reconstruire les cartilages endommagés, dotées :

• de faible friction, résistance à l'usure élevée, et évitant les débris et l'ostéolyse
• de comportement de tension-effort de compression identique à celui des cartilages
• de résistance au délaminage et de forte adhésion aux cartilages calcifiés ou aux os sous-chondraux

Courbe concave de tension-effort de compression	Mousse de cellule interconnectée développée au CNRC

Greffes et squelettes de régénération cardiovasculaire et nerveuse

Des micro- et nanofibres polymériques sont développées et assemblées pour fabriquer des implants vasculaires et nerveux ayant les caractéristiques suivantes :

• porosité 3D interconnectée à gradient contrôlé de structures de fibres tissées/non tissées
• hémocompatibilité élevée et adhésion, prolifération et différentiation cellulaire endothéliale
• polyvalence dans la conception et la formulation – simples ou à phase multiple, nanocharges
• fonctions potentielles - biorésorption, conductivité électrique, bioactivité

Nanofibres électrofilées		Fibres soufflées/filées à chaud
Tube de 5 mm de diamètre de fibres non tissées		Déformation (%)

Équipe de recherche

L'équipe de recherche possède une expertise de classe mondiale en :

• Chimie et formulation des polymères
• Procédés de fabrication des polymères, y compris les composites polymériques et les systèmes polymériques chargés, les mousses, fibres, membranes et mélanges polymériques
• Rhéologie
• Caractérisation physico-chimique et mécanique
• Caractérisation biomécanique et simulation FEM
• Biologie cellulaire, histologie et biochimie, y compris la chimie des peptides et l'immunologie (réaction inflammatoire)

Installations et équipements

• Laboratoires avec salle blanche de classe 10 000, de biologie mouillée et de niveau de biosécurité 2
• Extrudeurs de qualité médicale conçus pour le traitement et la fabrication de polymères
• Moulage, feuille mince coulée, fusion-soufflage, fibres par centrifugation, électro centrifugation
• Analyse de microstructures, microscopie électronique à balayage, FTIR, XRD, caractérisation thermale et thermomécanique, rhéologie
• Essais mécaniques, y compris testeur biomécanique (torsion, axial) avec bain salin thermostatisé à recirculation, comportement de fluage des structures tubulaires
• Tomographie par cohérence optique pour l'imagerie vasculaire
• Biorhéomètre pour la caractérisation des tissus mous et des squelettes en modes monoaxe, biaxe et compression avec bain salin thermostatisé à recirculation

Possibilités d'affaires

Des opportunités d'affaire sont présentement disponibles pour les entreprises et centres de recherche intéressés au développement et à l'utilisation de matériaux polymériques pour la médecine régénérative. Par l'entremise de projets R et D et de recherche préconcurrentielle, l'IMI-CNRC travaille conjointement avec des entreprises dans un processus de transfert technologique progressif.

Martin Bureau, Ph.D. Chef de groupe Composites polymères de pointe Tél. : 450-641-5179 Téléc. : 450-641-5105 Courriel : Martin.Bureau@cnrc-nrc.gc.ca
Alexandre Paris, ing. Agent de commercialisation Conception de matériaux de pointe Tél. : 450-641-7524 Téléc. : 450-641-5105 Courriel : Alexandre.Paris@cnrc-nrc.gc.ca

Information pertinente

Instituts:

• Institut des matériaux industriels du CNRC