Paul Burel

Face à une blessure de l'os, le fait de le remplacer n'est maintenant plus une évidence. En effet, de plus en plus de solutions pour le régénérer sont mises à l'étude, ce qui relève du domaine de l'ingénierie tissulaire. Pour cela, des échafaudages sont élaborés à partir de différents matériaux pour y faire proliférer des cellules génératrices de tissu osseux. Notre étude a deux objectifs principaux. Développer des biomatériaux pouvant supporter la prolifération de cellules génératrices d’os, ceci même s’ils dépassent leur domaine élastique, et leur conférer une propriété physique déjà présente dans l'os, la piézoélectricité. Pour cela, dans un premier temps, nous formulons des composites à l’aide de plusieurs matrices polyester, dont le poly(lactide) et un mélange comportant du poly(succinate de butyle), un polymère beaucoup plus ductile. Ces polymères sont choisis pour leur caractère biodégradable, principalement, mais leur caractère totalement ou partiellement biosourcé est un atout. Nous fabriquons ensuite des architectures grâce à un procédé de fabrication additive, la fabrication par filament fondu. Ce procédé nous a permis dans un premier temps d'obtenir des éprouvettes se fracturant de façon ductile grâce à la rupture successive de cordons imprimés, et non à une propagation de fissure immédiate. Dans un second temps, le procédé FFF nous a aussi permis de fabriquer des dispositifs dont l'architecture présente des porosités fermées. Une fois polarisés, ces dispositifs présentent un effet piézoélectrique à l'échelle macroscopique grâce à la déformation locale des porosités. Grâce à cette étude, nous avons pu obtenir des formulations, associées à des géométries, qui modulent les propriétés mécaniques, et présentent des propriétés piézoélectriques qui pourraient accélérer la régénération osseuse.

The demand for patient-specific medicine is steadily increasing, particularly with the need for innovative materials capable not only of supporting tissue regeneration but also accelerating it. The aim of this study was to develop a new printable composite material exhibiting ductile behavior, in contrast to brittle failure, in order to support cell growth even under structural compromise. PBS was selected as a blending component with PLA due to its enhanced biocompatibility for bone tissue regeneration. Both neat PLA and the PLA/PBS blend were subsequently combined with BaTiO₃, processed into filaments, 3D printed, and subjected to mechanical testing. PLA-based composites demonstrated higher stiffness under compression, with up to a 6.5% increase in Young’s modulus compared to the blended samples. However, the incorporation of PBS resulted in a more ductile response, as evidenced by three-point bending tests, even at BaTiO₃ concentrations of 10 wt%. This improved ductility is expected to provide safer conditions for cell growth and enable elastic recovery following mechanical loading.

The demand for patient-specific medicine is growing, particularly with the need for innovative materials that can not only support tissue regeneration but also accelerate it. This study aimed to develop a new printable composite material exhibiting ductile behavior, as opposed to brittle failure, to support cell growth even in the event of structural compromise. PBS was selected in this study to be blended with PLA due to its higher biocompatibility for bone tissue regeneration[1]. Both neat PLA and the PLA/PBS blend were then mixed with BaTiO3, printed and tested by mechanical testing. PLA-based composites demonstrated higher stiffness under compression, with up to 6.5 % higher in Young’s Modulus compared to the blended samples. However, the incorporation of PBS resulted in a more ductile material, as evidenced by 3-point bending tests, even at BaTiO3 concentrations of 10 wt%. This ductility should provide safer conditions for cell growth and allow elastic recovery after mechanical loading.