Cette étude a pour but d'étudier la compliance et le vieillissement des prothèses artérielles dans des conditions in-vitro réalistes. Une technique de mesure de la compliance statique et dynamique des prothèses artérielles sans ajout de membrane étanche, a été mise au point, contrairement aux essais pratiqués par tous les dispositifs actuels. Les résultats obtenus montrent que les prothèses sont bien moins compliantes qu'annoncé par les fabricants et présentent une compliance très éloignée des artères saines de l'hôte. Il a été démontré que l'ajout d'une membrane même très souple, introduit des couplages entre la structure prothétique et la membrane. La caractérisation physico-chimique des prothèses ayant subi le vieillissement accéléré a permis d'en comprendre les mécanismes liés à la détérioration de la " durée de vie utile " de ces prothèses. Ce processus est marqué essentiellement par une modification de la structure textile de la prothèse (surtout une forte atténuation de cosselage) et une chute de la compliance longitudinale et de la compliance radiale. De plus, une diminution légère des propriétés dynamométriques des filaments constituant les prothèses a été mise en évidence. La dégradation s'est aussi manifestée par une variation du taux de cristallinité des fibres.

Les prothèses vasculaires textiles en polyéthylène téréphtalate (PET) présentent souvent des occlusions après implantation pour les petits diamètres (6-8mm) car la surface des prothèses est peu hémocompatible. Or, l'hémocompatibilité des prothèses serait largement améliorée si ces dernières se recouvraient d'une couche de cellules endothéliales qui tapissent naturellement les vaisseaux sanguins. Ce projet vise à mettre en évidence que les textiles bruts ne sont pas un support viable pour le développement de ces cellules endothéliales, puis propose de remplacer les matrices protéiniques par un recouvrement synthétique. Pour ce faire, de l'acide poly-L-lactique (PLA) solubilisé a été filé sous forme de nanofibres déposées sur la surface luminale de la prothèse. L'étirage par jet d'air a été caractérisé selon un modèle plan, puis adapté à la fon11e tubulaire des prothèses. Les nanofibres ont été évaluées sur le plan de la cytocompatibilité, de l'adhérence et de la prolifération avec un modèle de cellules endothéliales animales. Ce travail vise aussi à optimiser l'adhérence de ces fibres sur le PET par l'emploi d'une technique de modification de surface par plasma. Les résultats montrent qu'il est possible de produire des nanofibres de PLA et de contrôler leur diamètre, et de sceller la paroi de la prothèse textile. Enfin, les cellules endothéliales prolifèrent en monocouche sur des prothèses recouve1tes de nanofibres. Il est possible d'optimiser l'adhérence des nanofibres sur le PET avec un traitement par plasma. En conclusion nous avons proposé une alternative à l'enduction traditionnelle des prothèses permettant la prolifération en monocouche des cellules endothéliales.

Cette étude a pour but d’étudier la compliance et le vieillissement des prothèses artérielles dans des conditions in-vitro réalistes. Une technique de mesure de la compliance statique et dynamique des prothèses artérielles sans ajout de membrane étanche, a été mise au point, contrairement aux essais pratiqués par tous les dispositifs actuels. Les résultats obtenus montrent que les prothèses sont bien moins compliantes qu’annoncé par les fabricants et présentent une compliance très éloignée des artères saines de l’hôte. Il a été démontré que l’ajout d’une membrane même très souple, introduit des couplages entre la structure prothétique et la membrane. La caractérisation physico-chimique des prothèses ayant subi le vieillissement accéléré a permis d’en comprendre les mécanismes liés à la détérioration de la « durée de vie utile » de ces prothèses. Ce processus est marqué essentiellement par une modification de la structure textile de la prothèse (surtout une forte atténuation de cosselage) et une chute de la compliance longitudinale et de la compliance radiale. De plus, une diminution légère des propriétés dynamométriques des filaments constituant les prothèses a été mise en évidence. La dégradation s’est aussi manifestée par une variation du taux de cristallinité des fibres. / The goal of this work is to study the compliance and the ageing of arterial prostheses under in vitro realistic conditions. A technique for measuring the static and dynamic compliance of arterial grafts without internal compliant membrane (ICM) was developed, contrary to the tests performed by all the current devices. Results have show that the prostheses are less compliant than announced by the manufacturers and have a very remote compliance than the healthy host arteries. It was demonstrated that the addition of an ICM introduces coupling between the prosthetic structure and the balloon. The physico-chemical characterization of the prostheses having undergone the accelerated ageing allowed to understand the mechanisms related to the deterioration of the "useful life" of these prostheses. This process is essentially marked by a modification of the textile structure of the prosthesis (particularly a high attenuation of crimping) and a fall of the longitudinal compliance and the radial compliance. In addition, a slight decrease of tensile properties of the filaments constituting the prosthesis was highlighted. Degradation is also appeared by a change in the rate of crystallinity of fibers.

Ces travaux ont pour but d’étudier le comportement au mouillage spontané (statique et dynamique) ainsi que le mouillage forcé, sous l’effet de la compression, de différentes structures textiles hydrophobes. Le mouillage forcé a permis d’évaluer la robustesse de l’hydrophobicité des structures textiles. En parallèle, un nouveau dispositif automatisé et plus approprié à l’étude du mouillage forcé a été mis au point. Les principaux résultats ont montré qu’une bonne hydrophobicité ne conduit pas forcément à une bonne robustesse : spontanément, la structure floquée est la seule à favoriser une configuration de Cassie-Baxter, cependant, sa robustesse est plus faible que celle des tissus. Les différents essais ont mis en évidence l’influence importante et majeure de certains paramètres, appropriés à chaque structure textile, sur son hydrophobicité et sa robustesse comme la densité et la finesse des poils pour les tissus floqués. Ils ont également montré que certains facteurs pouvaient améliorer l’hydrophobicité mais pas sa robustesse ou inversement. Ainsi, la robustesse de l’hydrophobicité n’est pas prévisible à partir des mesures du mouillage spontané. / This work aims to study the spontaneous (static and dynamic) and the forced (under the effect of compression) wetting behaviour of different water-repellent textile structures. Forced wetting allowed to evaluate the robustness of the hydrophobicity of textile structures. In parallel, a new automated and more suitable device was developed for the study of forced wetting. The main results showed that a good hydrophobicity does not necessarily lead to a good robustness: spontaneously, the flocked structure is the only one to foster the Cassie-Baxter state, however, its hydrophobicity’s robustness is lower than that of the tissue. The different tests have highlighted the important and major influence of some parameters, adapted to each textile structure, on its hydrophobicity and its robustness such as the density and fineness of bristles for flocked fabrics. They also showed that some factors can improve the hydrophobicity but not its robustness or vice versa. Thus, the robustness of the hydrophobicity is not predictable from the measures of spontaneous wetting.

Les prothèses vasculaires textiles en polyéthylène téréphtalate (PET) présentent souvent des occlusions après implantation pour les petits diamètres (6-8mm) car la surface des prothèses est peu hémocompatible. Or, l'hémocompatibilité des prothèses serait largement améliorée si ces dernières se recouvraient d'une couche de cellules endothéliales qui tapissent naturellement les vaisseaux sanguins. Ce projet vise à mettre en évidence que les textiles bruts ne sont pas un support viable pour le développement de ces cellules endothéliales, puis propose de remplacer les matrices protéiniques par un recouvrement synthétique. Pour ce faire, de l'acide poly-L-lactique (PLA) solubilisé a été filé sous forme de nanofibres déposées sur la surface luminale de la prothèse. L'étirage par jet d'air a été caractérisé selon un modèle plan, puis adapté à la fon11e tubulaire des prothèses. Les nanofibres ont été évaluées sur le plan de la cytocompatibilité, de l'adhérence et de la prolifération avec un modèle de cellules endothéliales animales. Ce travail vise aussi à optimiser l'adhérence de ces fibres sur le PET par l'emploi d'une technique de modification de surface par plasma. Les résultats montrent qu'il est possible de produire des nanofibres de PLA et de contrôler leur diamètre, et de sceller la paroi de la prothèse textile. Enfin, les cellules endothéliales prolifèrent en monocouche sur des prothèses recouve1tes de nanofibres. Il est possible d'optimiser l'adhérence des nanofibres sur le PET avec un traitement par plasma. En conclusion nous avons proposé une alternative à l'enduction traditionnelle des prothèses permettant la prolifération en monocouche des cellules endothéliales. / Textile vascular prostheses show poor patency rate for smaller diameter grafts (6-8mm). Mainly due to thrombosis or hyperplasia, graft failures can be explained by meagre hemocompatibility. Lack of neoendothelialization of the inner wall of the graft can be one reason explaining this poor hemocompatibility, This project aimed to prove that bare textiles are not a good support to stand endothelial cells' proliferation. Poly(L-latic) acid was therefore chosen to replace protein coating by being formed as a nanofibres mesh on the PET textile prostheses luminal surface. Air jet spinning process was first evaluated in a basic planar model to determined optimal parameters for nanofibres production. Endothelial cells compatibility, adhesion and proliferation were tested. Then air jet spinning was dedicated to tubular shape of textile vascular prostheses. Nanofibres mesh were analysed for chemical and physical properties, and covered graft were tested for water permeability. Lastly, atmospheric pressure plasma treatment was performed to optimize PLLA nanofibres adhesion on PET. Results showed that nanofibre diameters were controlled by polymer concentration. Nanofibre cristallinities depend of spinning parameters. Air jet spinning allows quick covering of textile surfaces with a dense net of nanofibre scelling the inner wall of the prosthesis, even in tubular samples. Moreover, endothelial ceIls show monolayer proliferation on these nanofibres. Finally, Polylactic acid adhesion on PET was optimized with atmospheric pressure plasma. In conclusion, we bring a new solution to cover inner wall of prostheses, allowing a monolayer proliferation of endothelial cells.

Zu Beginn des Forschungsvorhabens wurden im Rahmen der Teilprojekte B1 und B2 des SFB 532 alkalibeständige Glas- und Carbonrovings eingesetzt, die zu offenmaschigen 2D-Textilien verarbeitet wurden. Untersuchungen des Verbund- und des Tragverhaltens der Verstärkungsstrukturen in Pull-Out- und Dehnkörperversuchen haben gezeigt, dass das Potential der Verstärkungsfasern aufgrund einer unvollständiger Durchtränkung der Bewehrung nicht vollständig ausgeschöpft werden kann. Auch Defizite bei der Produktionstechnik wurden erkannt und für zukünftige Entwicklungen analysiert. Um das Potential der verwendeten Verstärkungsfaser vollständiger auszuschöpfen, wurden innovative Garnkonstruktionen, die sich positiv auf den inneren und/oder den äußeren Verbund auswirken, entwickelt und erprobt. Anhand von Versuchsreihen auf der Textilebene wurden unterschiedliche Textilparameter, wie Art der Bindung, Gittergröße und Wirkfadenspannung, identifiziert, die unmittelbar die Tragfähigkeit der Verbundbauteile beeinflussen. Für die gängigen Produktionstechniken Laminieren, Gießen, Spritzen, Schleudern und Extrudieren wurden entsprechende Bewehrungskonstruktionen abgeleitet, die den Anforderungen des jeweiligen Prozess angepasst wurden. Ein weiterer Punkt der Forschungsaktivitäten stellte die Entwicklung der Maschinentechnik zur Herstellung von Verstärkungstextilien dar. Am Institut für Textiltechnik (ITA) der RWTH Aachen University wurde in Zusammenarbeit mit Industriepartnern ein Maschinenkonzept entwickelt und umgesetzt, das die Herstellung von 3D-Abstandsgewirken mit einer freien Gestaltung der Deckflächen mit marktrelevanten Produktionsgeschwindigkeiten ermöglicht. Zur gezielten Einstellung der Wirkfadenspannung wurde ein Regelungssystem konzipiert und technisch umgesetzt, mit dem eine reproduzierbare Fertigung von textilen Verstärkungsstrukturen möglich wird.

Der Beitrag gibt einen kompakten Überblick zur Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit der in den Teilprojekten D2-Numerische Simulation, E3-Sicherheitsbeurteilung und E4-Numerische Langzeitprognose des Sonderforschungsbereichs 528 entwickelten Algorithmen und Programmlösungen. Die gezeigten Methoden sind praxistauglich aufbereitet und stehen zur Anwendung für die Analyse des Kurz- und Langzeit-Tragverhaltens von Textilbetonstrukturen zur Verfügung. / The paper provides a compact summary of the ability and applicability of the algorithms and software packages developed in the project parts D2-Numerical Simulation, E3-Reliability Assessment und E4-Numerical Long-term Prognosis of the Collaborative Research Centre 528. The presented methods are prepared for practical use and are available for the analysis of the short- and longterm load-bearing behaviour of textile reinforced concrete structures.

The use of non-metallic, textile reinforcement structures in place of steel reinforcement is a key component in making concrete constructions more sustainable and durable than they currently are. The reason for this is the corrosion resistance of textile reinforcements, which makes it possible to reduce the thickness of the concrete cover and at the same time extend the service life of concrete structures. This reduces the amount of cement required and thus also the emission of the greenhouse gas carbon dioxide. By means of textile manufacturing technologies, customized, load-adapted reinforcement topologies can be adjusted to the requirements of highly stressed and well-designed concrete components. The objective of this paper is to give an overview of recent research literature dedicated to textile reinforcement structures that are already used for concrete applications in the construction industry as well as those currently under development. Therefore, textile reinforcement structures, which are divided into one-, two- and three-dimensional topologies, as well as common materials used for textile-reinforced concrete are reviewed. Most research has so far been devoted to two-dimensional textile reinforcement structures. Furthermore, novel approaches to the fabrication of textile reinforcement structures for concrete applications based on robotic yarn deposition technologies are addressed.:1.) Introduction 2.) Materials for textile reinforcement structures for construction applications 3.) Textile reinforcement structures for construction applications 4.) New developments in robot-supported manufacturing technologies for construction applications 5.) Conclusion