Stagiaire de recherche

Stagiaire de recherche

Doctorat en génie des Matériaux et de la Métallurgie

Synthèse de surfaces bioactives pour le contrôle de la différenciation des cellules souches

L’utilisation d’implants orthopédiques a fortement augmenté au cours des dernières décennies. Par exemple, entre 2010 et 2015, le nombre de remplacements de la hanche et du genou a augmenté de 20% au Canada. Cependant, les performances à long-terme des implants orthopédiques sont actuellement limitées et peuvent être inférieures à la durée de vie du patient. Ceci est dû au faible potentiel des biomatériaux utilisés à recruter les cellules souches mesenchymateuses (MSC) de la moelle osseuse et à orienter leur différenciation en ostéoblastes, ce qui résulte en un manque d’intégration de l’implant avec le tissu osseux de l’hôte. Ce projet vise donc à identifier les caractéristiques d’un biomatériau qui vont permettre une bonne adhésion des MSCs ainsi que leur différenciation en ostéoblastes. Pour ce faire, des hydrogels de polyacrylamide-co-acide acrylique vont être synthétisés en variant leur rigidité afin d’évaluer l’impact sur l’adhésion et la différenciation de MSCs humaines. Ensuite, différents peptides seront greffés de façon covalente et homogène à la surface des gels pour moduler l’adhésion et la différenciation des cellules. Les peptides étudiés seront RGD pour améliorer l’adhésion cellulaire et BMP-2 pour favoriser la différenciation ostéoblastique. Enfin, ces peptides seront répartis sur le matériau sous forme de différents motifs, avec d’une part des motifs organisés qui ont déjà montré un impact positif sur le comportement des MSCs sur d’autres matériaux, et d’autre part des motifs désorganisés qui eux, sont encore peu étudiés à ce jour. Les motifs organisés seront réalisés grâce à une imprimante à jet d’encre, tandis que les motifs désorganisés seront réalisés à l’aide d’une technique de spray. Ce projet permettra donc d’évaluer l’impact de différents paramètres (propriétés mécaniques du matériau, présence de peptides, greffage homogène, motifs désorganisés, motifs organisés) ainsi que l’impact de l’association de ces paramètres sur l’adhésion et la différenciation ostéoblastique des MSCs.

Doctorat en génie des Matériaux et de la Métallurgie

Valve cardiaque textile : optimisation et fonctionnalisation du matériau

Les pathologies relatives aux valves cardiaques sont devenues un important problème de santé publique et représentent la troisième forme de maladie cardiovasculaire la plus répandue dans les pays industrialisés. Pour le replacement des valves aortiques défaillantes, une technique non invasive et moins traumatisante a été développée (Transcatheter Aortic Valve Implantation TAVI) puisqu’il y a un grand nombre de patients considérés à haut risque chirurgical et qui ne supportent pas une chirurgie à cœur ouvert. Le TAVI consiste à introduire une valve (qui est montée sur un stent et sertie à un faible diamètre) par un cather à l’intérieur du réseau vasculaire et de déployer cette dernière en position aortique, et ce, sans avoir recours à une intervention chirurgicale conventionnelle sous circulation extracorporelle. Cette technique utilise des bioprothèses valvulaires ; ce sont des valves faites à partir de tissu animal qui est coûteux et très fragile. En effet, cette procédure nécessite le sertissage de ce tissu biologique dans un stent métallique pour l’introduire dans un cather. Cette étape engendre des plis dans le tissu biologique entrainant sa dégradation prématurée ce qui conduit à un taux de mortalité très élevé. Afin de pallier aux inconvénients d’un tel dispositif, il faut utiliser une structure valvulaire moins sensible aux contraintes imposées tel que le textile qui est une structure discontinue, souple, résistante et biocompatible. L’objectif de mon projet est de développer une valve cardiaque faite avec un matériau textile hybride (association de couche de textile tissé avec une couche de textile non tissée). La couche de textile tissé confère à la valve une résistance mécanique ainsi qu’une souplesse lors de l’ouverture et de la fermeture des feuillets de la valve tandis que la couche de textile non tissé est rajoutée dans le but de minimiser la réaction inflammatoire. Les caractéristiques de ce matériau hybride seront optimisées au moyen d’une étude de propriétés mécaniques, de cultures cellulaires de fibroblastes et d'implantations chez les brebis. Ce textile hybride sera par la suite chimiquement fonctionnalisé afin de remédier au problème de calcification de la valve qui pourrait la rigidifier et par conséquent compromettre son fonctionnement.

Doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie

Approche peptidique pour lutter contre les infections bactériennes lors d’un implant d’une prothèse orthopédique transcutanée intra-osseuse

L’interaction d’un biomatériau avec le corps humain peut engendrer des problèmes d’infections. Le but de ce projet de recherche est de limiter l’infection sur une prothèse orthopédique transcutanée intra-osseuse (ITAP) en titane. Cela permettrait ainsi de résoudre le problème majeur associé à l’implantation d’une ITAP et par le fait même, d’offrir une meilleure alternative aux prothèses externes actuellement utilisées en clinique. Plus précisément, nous envisageons de greffer de façon stable sur le titane deux molécules fonctionnelles, soit un peptide qui favorise l’adhésion des cellules de la peau et un peptide antimicrobien afin de réduire l’infection. L’utilisation de ces peptides permet d’avoir une approche bien ciblée et d’offrir une alternative aux antibiotiques employés abondamment en clinique. Ce projet de recherche est divisé en trois grandes parties. Dans la première partie, nous procéderons à la fonctionnalisation de la surface du titane pour garantir un bon greffage des deux peptides. A chaque étape de modification de surface, nous déterminerons l’efficacité du greffage et les propriétés physicochimiques du matériau à l’aide de différentes techniques de caractérisation de surface. Dans une deuxième partie, nous évaluerons l’adhésion, la prolifération et la viabilité des cellules de la peau. Nous comparerons également leur étalement et leur morphologie sur les différents substrats modifiés. Enfin dans une troisième partie, nous évaluerons le caractère antibactérien des surfaces modifiées par des tests d’adhésion et de viabilité des bactéries.

Doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie

Fonctionnalisation de stents vasculaires d'acide polylactique pour le recrutement de cellules endothéliales progénitrices

Information à venir

Doctorat en génie des Matériaux et de la Métallurgie

Couches nanocomposites pour des applications biomédicales et énergétiques

Les nanocomposites sont de plus en plus intéressants dans diverses disciplines de la science en raison de leur capacité à modifier les propriétés des matériaux, alors que leur épaisseur reste dans la gamme de l'échelle nanométrique. Le but ce projet de thèse est de développer une méthode pour contrôler l'introduction de nanoparticules (NPs) dans un film mince afin de créer de nouveaux matériaux avec des propriétés spécifiques contrôlées. Ces matériaux ont pour application la conversion d’énergie solaire ou la biomédecine (encapsulation de médicaments). Ces films minces multifonctionnels seront obtenus par AP-PECVD (Atmospheric Pressure - Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition). Un précurseur gazeux ou liquide est injecté dans un plasma généré par une décharge à barrière diélectrique (DBD). Ce type de décharge est compatible avec le traitement de grandes surfaces en continu. Le plasma basse température active le précurseur qui polymérise à la surface pour former le film mince. Si les NPs et le liquide sont simultanément introduits dans le plasma, un film mince nanocomposite se dépose. Pour contrôler la morphologie du composite, deux tensions sinusoïdales de fréquences différentes doivent être alternées à une échelle de temps courte comparé au temps de résidence du gaz dans le plasma. Cette alternance est obtenue via une double modulation. La fréquence la plus basse contrôle le transport des NPs vers la surface et l'autre contrôle la croissance du film mince. Afin de mieux comprendre le processus et d’optimiser la forme de la tension, une étude approfondie est réalisée sur les NPs en vol dans le plasma et sur celles incorporées dans la matrice. La composition chimique du plasma est aussi caractérisée spatialement par IRTF. Pour améliorer la sensibilité des mesures, le lactate d'éthyle qui comporte sept bandes d'absorption dans l’IR et des nanoparticules de silice ont étaient choisies comme précurseur du film mince nanocomposite. De nouvelles formes de tension sont comparées ainsi qu'un régime DBD différent qui modifie la densité d’électrons, d’ions et donc la charge des NPs et le taux de dissociation du précurseur liquide. L'analyse infrarouge du plasma est corrélée à l'analyse de la composition chimique et à la morphologie du film mince.

Maîtrise en génie des Matériaux et de la Métallurgie

Fonctionnalisation de fluoropolymères par plasma à la pression atmosphérique

Information à venir

Doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie

Étude spectroscopique de la décomposition de précurseurs dans des décharges plasmas

Information à venir

Doctorat en génie des Matériaux et de la Métallurgie

Développement d'une prothèse orthopédique intra osseuse percutanée résistante à l'infection: greffage de la fibronectine et d'antibiotiques

L’amélioration de la biocompatibilité des prothèses à long terme représente un défi important. En effet, comme tout matériau intégré dans le corps humain, l’infection demeure la complication la plus grave en chirurgie orthopédique . L’objectif de cette thèse est de développer un implant orthopédique intra osseux résistant aux infections de bactéries. Notre défi est de fournir du titane avec deux propriétés fonctionnelles qui sont susceptibles de prévenir la colonisation de bactéries. La première propriété visera la promotion de l’adhésion des cellules de la peau pour les amener à proliférer à la surface de l'implant (Fonction passive), alors que la deuxième propriété fournira à la surface des propriétés antibactériennes (Fonction active). Ce sujet est divisé en trois grandes parties ; la première consistera à modifier la surface de titane. Cette modification de surface nous permettra de greffer une protéine de la matrice extracellulaire, dont le rôle est d’améliorer l’adhésion des cellules sur la surface. La deuxième partie de sujet visera à greffer un antibiotique efficace contre un grand nombre de bactéries pour limiter l`infection. A chaque étape, différentes techniques de caractérisation de surface seront utilisées pour déterminer l’efficacité du greffage et les propriétés physicochimiques du matériau. La troisième partie de sujet visera à stériliser les surfaces de titane modifiées pour évaluer leur stabilité et leur activité biologique.

Doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie

Étude spectroscopique de la décomposition de précurseurs dans des décharges plasmas

Information à venir

Doctorat en génie des matériaux et de la métallurgie

Caractérisation physicochimique de matériaux traités par des décharges plasmas à la pression atmosphérique

Information à venir

Professionnel de recherche

Professionnelle de recherche

Professionnelle de recherche