PROPOSITION DE SUJET DE THESE POUR UN CONTRAT FUI

Institut Jean Lamour-UMR CNRS 7198 / Département SI2M /

Equipe Physique, Mécanique et Plasticité

Directeur : I. Royaud (PR) : isabelle.royaud@univ-lorraine.fr

Co-directeur : M. Ponçot (MdC) : marc.poncot@mines.inpl-nancy.fr

Domaines de recherche :

Matériaux polymères à applications biomédicales (à base polyester)

Relations multi-échelles propriétés thermomécaniques et microstructures

Micromécanismes de déformation

Lois de comportement mécaniques / Simulation / Prédiction

Vieillissement en milieu physiologique

Objectifs du sujet :

Détermination des lois de comportements thermomécaniques selon différents chemins de

déformation et identification des micromécanismes de déformation mis en jeu dans le cas de matériaux

polymères biocompatibles pour la conception et le développement d’organes bioartificiels. Analyses

microstructurales in situ au cours d’essai mécaniques en fonction du vieillissement in vivo.

Contexte et Résumé du sujet :

La réglementation qui régit les dispositifs médicaux implantables devient de plus en plus stricte et les

fabricants doivent valider leur sécurité afin d’avoir l’autorisation de les implanter chez l’homme. Cependant, les

essais mécaniques sur banc d’essais existants ne sont pas représentatifs des contraintes que peuvent subir un bon

nombre de tels dispositifs, issus de l’ingénierie médicale nouvelle, une fois implantés dans le corps humain. Afin

de répondre à ce besoin, le projet MECABARP a fait appel à cinq partenaires Lorrains, Arts, l’Institut Jean

Lamour (Equipe Physique Mécanique et Plasticité), MicroMecha, Nimesis et Transvie Medical ainsi qu’une

PME Alsacienne, Defymed. Ce projet vise à concevoir un banc d’essais unique et multifonctionnel, capable de

mimer avec une grande précision, in situ, la plupart des contraintes rencontrées par de tels dispositifs médicaux

au niveau d’un site d’implantation bien défini. La première application choisie concerne le « Pancréas

Bioartificiel » (Mailpan), un dispositif médical innovant, dédié à l’encapsulation de cellules sécrétrices

d’insuline.

Au cours d’une sollicitation mécanique, les polymères nanostructurés subissent des modifications de leurs

microstructures à différents niveaux d’échelles. L’objet de l’étude réside dans l’identification, la caractérisation

et le suivi en temps réel des mécanismes de déformation qui opèrent au sein d’une matrice polymère

biocompatible. Les études s’orienteront sur les évolutions des mécanismes de plasticité tels que

l’endommagement volumique, l’orientation macromoléculaire, le développement de mésophases transitoires. De

nouveaux montages expérimentaux sont à prévoir afin de simuler au plus près les sollicitations

thermomécaniques réelles endurées par le matériau en milieu physiologique.

- La spectroscopie Raman in situ pendant la déformation permettront aussi d’avoir accès à l’analyse

structurale vibrationnelle à l’échelle moléculaire.

- Développement instrumental dans le domaine du ‘bulge test’ qui vise à mesurer le gonflement de

membranes polymères.

- Les résultats obtenus seront corrélés par diffraction des rayons X lors de campagnes d’essais au

rayonnement Synchrotron.

Des lois de comportements mécaniques tenant compte à la fois de l’évolution de la microstructure et de la

mobilité au cours de la déformation en fonction du vieillissement in vivo (prédiction de durabilité) seront

proposées et des équivalences entre divers chemins de déformation seront établies.

Procédure de candidature : Les personnes intéressées sont invitées à envoyer un CV, une lettre de

motivation, un relevé de leurs notes de Master M2 ou de leur dernière année d’école d’ingénieur aux

adresses électroniques mentionnées ci-dessus. Début : 1er mars 2014