BEGIN:VCALENDAR VERSION:2.0 PRODID:-//wp-events-plugin.com//7.2.3.1//EN TZID:Europe/Paris X-WR-TIMEZONE:Europe/Paris BEGIN:VEVENT UID:7@iem.umontpellier.fr DTSTART;TZID=Europe/Paris:20221219T093000 DTEND;TZID=Europe/Paris:20221219T123000 DTSTAMP:20221219T090910Z URL:https://iem.umontpellier.fr/events/soutenance-de-these-de-joelle-el-ha yek-19-12-2022/ SUMMARY:Soutenance de thèse de Joëlle EL HAYEK - 19/12/2022 DESCRIPTION:\nSoutenance de thèse de Joëlle EL HAYEK\n\nLe 19 Décembre 2 022\n"Synthèse \, fonctionnalisation et impression 3D de biocéramiques p our l’ingénierie osseuse"\n \;\nMembres du Jury :\n- Mme Nadine NAS SIF\, Directeur de recherche\, LCMCP \, Sorbonne Université - Collège de France\, Paris - Rapporteur- Mme Brigitte GROSGOGEAT\,  Professeur\, Uni versité de Claude Bernard Lyon 1 - Examinateur- M. Houssam RASSY\, Profes seur\, Université américaine de Beyrouth \, Liban - Rapporteur- M. Kamil RAHME\, Professeur associé\, Université Notre Dame \, Zouk Liban - Exam inateur- M. Philippe MIELE\, Professeur\, École Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier - Directeur de thèse- Mme Mirvat ZAKHOUR\, Professe ur\, Université Libanaise\, Liban - Directeur de thèse- M. Michel NAKHL\ , Professeur\, Université Libanaise\, Liban-  Co-directeur de thèse- Mm e Chrystelle SALAMEH\, Maître de conférences\, ENSCM - Co-directeur de t hèse- Mme Laurence SOUSSAN\, Maître de conférences\, ENSCM - Membre in vitée\nRésumé :\nL’élaboration de matériaux pour l’ingénierie ti ssulaire et osseuse reste un véritable enjeu pour réparer\, implanter ou combler des tissus osseux ou conjonctifs lésés. Les biocéramiques à b ase de silicate possèdent une excellente bioactivité et sont considéré es comme des matériaux prometteurs pour la régénération osseuse \; cep endant leur synthèse et leur fabrication sous formes géométriques compl exes via des techniques conventionnelles est encore difficile. L’objecti f de cette thèse est de fabriquer de biocéramiques tridimensionnelles en couplant la chimie de synthèse à l’impression 3D afin d’atteindre u ne parfaite maîtrise de i) la composition chimique\, ii) de la structure\ , iii) de la porosité et iv) des propriétés mécaniques du matériau ob tenu. La première partie de ce travail était basée sur l’impression i ndirecte de biocéramiques en combinant l’impression 3D par Fused Deposi tion Modeling (FDM) à la méthode de réplique. Des motifs en acide polyl actique (PLA) sous forme de nids d'abeilles ont été imprimés et ensuite revêtus par dip-coating dans une solution contenant tous les précurseur s de la céramique finale (i.e. polysilsesquioxane+CaCO3)\, puis transform és par pyrolyse en céramique β-Ca2SiO4. Toutes les étapes du procédé (résolution d'impression et finition de surface\, revêtement par dip co ating et traitement thermique) ont été optimisées et contrôlées. Nos résultats montrent que l'impression 3D assistée par un moule sacrificiel est une approche rapide appropriée pour produire des biocéramiques en 3 D à architectures complexes et porosités élevées (≈ 90 % ± 0.9 %). La céramique 3D obtenue a été ensuite chargée avec un médicament anti biotique (Tétracycline chlorohydratée\, TCH) en utilisant le polycaprola ctone (PCL) comme support. En effet\, le PCL (hydrophobe) permet de modifi er l’état de surface de la céramique (qui est hydrophile) pour favoris er un relargage contrôlé du médicament au cours du temps dans une solut ion tampon phosphate (PBS). Les résultats ont montré que la structure 3D ainsi que l’ajout du PCL ont ralenti la vitesse de relargage du médica ment. De plus\, des tests antibactériens conte les bactéries Gram négat if Escherichia coli par diffusion ont étés réalisés démontrant les pr opriétés antibactériennes de la céramique préparée. Dans la deuxièm e partie de notre travail\, nous nous sommes intéressés à l’impressio n 3D directe de biocéramiques en utilisant la technologie basée sur la p hotopolymérisation sous rayonnement UVs (appelée UV-LCD) qui permet d’ imprimer rapidement et en une étape des objets précéramiques à très h aute résolution. Deux types de mélanges précéramiques photosensibles\, précurseurs de la biocéramique β-Ca2SiO4\, ont été utilisés : i) m élange d’un polymère précéramique commercial de type polysilsesquiox ane (Silres MK) et d’une résine photosensible commerciale biosourcée P LA et ii) mélange d’un polymère précéramique photosensible synthéti sé « à façon » qui contient tous les éléments de la céramique fina le et où sont greffées directement les fonctions photosensibles permetta nt donc l’impression directe du précurseur sans l’utilisation de la r ésine PLA. Dans les 2 cas\, le mélange a été mixé à des charges d'ox yde inorganique CaCO3. Après impression\, un traitement thermique est né cessaire afin de convertir l’objet polymère 3D en céramique 3D. Les c éramiques ainsi obtenues ont été ensuite fonctionnalisés par des nanop articules d'argent uniformément dispersées sur de l'oxyde de graphène a fin d'évaluer leurs activités antibactériennes. Les analyses XPS et MET couplées à l’EELS ont confirmé la formation de nanoparticules d'arge nt dans l'oxyde de graphène avec un diamètre moyen de 30 nm. L'activité antibactérienne a été démontrée avec succès sur Escherichia coli av ec une meilleure performance pour la céramique issue du polymère synthé tisé « à façon ». Une excellente biominéralisation a été démontr ée dans les deux cas\, la surface des deux céramiques étant complèteme nt recouvertes par la phase apatite en une semaine d'immersion dans le SBF . En outre\, la résistance à la compression et la porosité des β-Ca2Si O4 issues du polymère commercial et du polymère synthétisé « à faço n » s’ont avérées être de 37\,6 ± 1\,05 MPa\, 70 ± 1\,5 % et 41\,2 5 ± 1\,76 MPa\, 59\,8 ± 0\,7 % respectivement qui sont des valeurs relat ivement élevées en les comparant à la littérature. En raison de leurs porosités interconnectées\, de leurs excellentes biominéralisation et d e leurs propriétés antibactériennes\, ces matériaux peuvent êtres des candidats prometteurs pour l'ingénierie du tissu osseux.\n\nMots clés : Impression 3D\, photopolymérisation\, biocéramiques\, biominéralisatio n\, activité antibactérienne\, relargage.\n\n \;\n\nAbstract:\n\nThe development of materials for tissue and bone engineering remains a real c hallenge for repairing\, implanting or filling damaged bone or connective tissue. Silicate-based bioceramics possess excellent bioactivity and are c onsidered as promising materials for bone regeneration\; however\, their s ynthesis and fabrication in complex geometrical forms using conventional t echniques is still difficult. The objective of this thesis is to fabricate three-dimensional bioceramics by coupling synthetic chemistry to 3D print ing in order to achieve a perfect control of i) the chemical composition\, ii) the structure\, iii) the porosity and iv) the mechanical properties o f the obtained material. The first part of this work was based on the indi rect printing of bioceramics by combining 3D printing by Fused Deposition Modeling (FDM) with the replica method. Polylactic acid (PLA) honeycomb pa tterns were printed and then coated by dip-coating in a solution containin g all the precursors of the final ceramic (i.e. polysilsesquioxane+CaCO3)\ , and then transformed by pyrolysis into β-Ca2SiO4 ceramic. All process s teps (printing resolution and surface finishing\, dip coating and heat tre atment) were optimized and controlled. Our results show that sacrificial m old-assisted 3D printing is a suitable fast approach to produce 3D biocera mics with complex architectures and high porosities (≈ 90 % ± 0.9 %). T he resulting 3D ceramic was then loaded with an antibiotic drug (Tetracycl ine chlorohydrate\, TCH) using polycaprolactone (PCL) as a support. Indeed \, PCL (hydrophobic) allows to modify the surface state of the ceramic (wh ich is hydrophilic) to promote a controlled release of the drug over time in a phosphate buffer solution (PBS). The results showed that the 3D struc ture as well as the addition of PCL slowed the rate of drug release. Moreo ver\, antibacterial tests against Gram-negative Escherichia coli bacteria by diffusion were performed demonstrating the antibacterial properties of the prepared ceramic. In the second part of our work\, we are interested i n the direct 3D printing of bioceramics using the technology based on UV l ight curing (called UV-LCD) which allows to print quickly and in one step preceramic objects with very high resolution. Two types of light-sensitive preceramic mixtures\, precursors of the β-Ca2SiO4 bioceramic\, were used : i) a mixture of a commercial polysilsesquioxane (Silres MK) preceramic p olymer and a commercial biobased PLA photosensitive resin and ii) a mixtur e of a "custom" synthesized photosensitive preceramic polymer which contai ns all the elements of the final ceramic and where the photosensitive func tions are directly grafted allowing therefore the direct printing of the p recursor without the use of the PLA resin. In both cases\, the mixture was mixed with CaCO3 inorganic oxide fillers. After printing\, a heat treatme nt is necessary to convert the 3D polymer object into a 3D ceramic. The re sulting ceramics were then functionalized with silver nanoparticles unifor mly dispersed on graphene oxide in order to evaluate their antibacterial a ctivities. XPS and TEM analyses coupled with EELS confirmed the formation of silver nanoparticles in graphene oxide with an average diameter of 30 n m. The antibacterial activity was successfully demonstrated on Escherichia coli with a better performance for the ceramic from the custom synthesize d polymer. Excellent biomineralization was demonstrated in both cases\, th e surface of both ceramics being completely covered by the apatite phase w ithin one week of immersion in SBF. In addition\, the compressive strength and porosity of β-Ca2SiO4 from the commercial polymer and the "custom" s ynthesized polymer were found to be 37.6 ± 1.05 MPa\, 70 ± 1.5 % and 41. 25 ± 1.76 MPa\, 59.8 ± 0.7 % respectively which are relatively high valu es when compared to the literature. Due to their interconnected porosities \, excellent biomineralization and antibacterial properties\, these materi als may be promising candidates for bone tissue engineering.\n\nKeywords : 3D printing\, photopolymerization\, bioceramics\, biomineralization\, ant ibacterial activity\, release.\n\n \; CATEGORIES:Soutenance END:VEVENT BEGIN:VTIMEZONE TZID:Europe/Paris X-LIC-LOCATION:Europe/Paris BEGIN:STANDARD DTSTART:20221030T020000 TZOFFSETFROM:+0200 TZOFFSETTO:+0100 TZNAME:CET END:STANDARD END:VTIMEZONE END:VCALENDAR