Orientadores: Maria do Carmo Alberto-Rincon, Paulo Pinto Joazeiro / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-08T13:27:40Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_DeboraReginaMachado_D.pdf: 11484449 bytes, checksum: bfe84eec483f10c38fb1eb8fdfd9da3d (MD5) Previous issue date: 2007 / Resumo: A utilização de biomateriais para a reparação de tecidos tem exigido o entendimento de seu comportamento in vivo. Com o intuito de avaliar a interação célula-polímero in vivo e in vitro, membranas de PLLA contendo 7% de plastificante tri-etil-citrato foram obtidas para análise pelo método de evaporação de solvente. Discos desse material foram implantados no tecido subcutâneo dorsal de ratos e retirados após um período de 2 a 180 dias de implante, processados para embebição em: a) parafina, para detecção de fibras reticulares; imunocitoquímica, utilizando-se anticorpos anti-vimentina, a-actina de músculo liso e anti-colágeno III; e análise morfométrica da incidência temporal de células gigantes; e b) resina k4M, para detecção ultraestrutural de filamentos de vimentina. Quanto à análise in vitro, fibrocondrócitos de menisco de coelhos foram extraídos e cultivados em membranas de PLLA e em lamínulas para avaliar a viabilidade da aplicação dessas membranas como substrato para crescimento celular. A análise in vitro foi realizada após 3, 8, 12, 15 e 18 dias de cultivo através de microscopia de luz e eletrônica de varredura. Os resultados da análise in vivo mostraram a deposição de fibras reticulares no interior da membrana, presença de grande número de fibroblastos e células endoteliais marcadas com anti-vimentina, além de células gigantes com expressão diferencial de vimentina e miofibroblastos na cápsula. Os resultados estatísticos da análise morfométrica da incidência temporal dessas células mostrou aumento gradual do número de células gigantes, bem como de núcleos ao longo do tempo, atingindo um platô nos períodos mais tardios após a implantação. A análise in vitro mostrou que os fibrocondrócitos aderem, diferenciam-se principalmente em células condrocíticas, e produzem grande quantidade de elementos fibrilares da matriz extracelular para formar um tecido fibroso altamente organizado que ocupa principalmente as bordas laterais e lisas da membrana. Na cultura de fibrocondrócitos em lamínulas, notou-se que as células adquirem uma morfologia predominantemente do tipo fibroblástica, com deposição de elementos fibrilares. Membranas de PLLA mostraram sustentar por um período maior a viabilidade de fibrocondrócitos in vitro, estimulando a formação de um tecido fibroso organizado, quando comparado a sistemas de cultivo em lamínulas / Abstract: The use of biomaterials for tissue repair has been demanding the understanding of his in vivo behavior. To evaluate the in vivo and in vitro polymer-cell interaction, PLLA membranes containing 7% of plasticizer were obtained by casting. Discs of this material were introduced in the subcutaneous dorsal tissue of mice and withdrawn after a period from 2 to 180 days of implant, processed by embedding in: a) paraffin, for detection of reticular fibers; immunocytochemistry, by using antibodies against vimentin, smooth muscle¿s a-actin, and type III collagen; and morphometric analysis of the temporary incidence of giant cells; and b) resin k4M for ultrastructural detection of vimentin filaments. For the in vitro analysis, fibrochondrocytes of rabbit¿s meniscus were extracted, and cultivated in membranes of PLLA and in glass coverslips to value the viability of the application of these membranes as substrate to cellular growth. The in vitro analysis was carried out after 3, 8, 12, 15 and 18 days of cultivation through light and electron microscopy. The results of the in vivo analysis showed the deposition of reticular fibers inside the membrane, presence of great number of fibroblasts and endothelial cells marked with anti-vimentin, besides giant cells with differential expression of vimentin, and myofibroblasts in the capsule. The statistical results of the morphometric analysis of the temporary incidence of these cells showed gradual increase of the giant cells number, as well as of nucleus number in these cells along the time, reaching a plateau in the late periods after the implantation. The in vitro analysis showed that the fibrochondrocytes adhere to the membrane, and that they differentiates mainly in chondrocytic cells, and produce large amount of extracellular matrix fibers to form a highly organized fibrous tissue that occupies principally the side and smooth edges of the membrane. In the fibrochondrocytes culture in glass coverslips, it was noticed that the cells acquire a predominantly fibroblastic-like morphology, with deposition of matrix fibers. Membranes of PLLA sustained the in vitro fibrochondrocytes viability for a bigger period of time, stimulating the formation of a fibrous organized tissue when compared to glass coverslips cultivation systems / Doutorado / Histologia / Doutor em Biologia Celular e Estrutural

Made available in DSpace on 2014-07-29T15:13:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Tese Rogerio Elias Rabelo.pdf: 1542758 bytes, checksum: 51442afb81e1822cc31cc3c1ac79696d (MD5) Previous issue date: 2009-04-30 / Na clínica médica de bovinos, os desvios prematuros de pênis são citados como importantes enfermidades, acometendo touros de diferentes raças, idades e aptidões, dificultando ou inabilitando o touro à cópula. Entretanto, dependendo do desvio, as técnicas tradicionais de correção têm culminado em resultados questionáveis. Em consequência desses inconvenientes, métodos alternativos utilizando implantes de biomateriais têm sido alvo de estudos. Neste sentido, objetivou-se nesta pesquisa realizar um estudo epidemiológico das principais enfermidades que acometem o aparelho reprodutor dos touros e avaliar dois métodos cirúrgicos utilizando a tela de polipropileno e de quitosana, como biomateriais na correção do desvio prematuro do pênis do touro. Inicialmente, realizou-se um estudo epidemiológico retrospectivo, referente aos anos de 1982 a 2007 e utilizando um universo de 12.320 touros de diferentes raças e idades, das enfermidades de importância cirúrgica que acometem o aparelho reprodutor. Essas informações foram obtidas em visita às propriedades após aplicação de um questionário estruturado fechado e exame clínico dos touros apontados como possíveis portadores de injúrias no aparelho reprodutor. Também foi utilizado no estudo epidemiológico um banco de dados contendo informações zootécnicas catalogadas em diferentes anos por profissionais que atuam na área da reprodução. Por meio deste estudo, realizado em diversas regiões do estado de Goiás, foi possível diagnosticar as doenças responsáveis pela perda ou deficiência da integridade do aparelho reprodutor de touros, além das raças e idades mais acometidas de acordo com cada doença. Os aspectos epidemiológicos avaliados indicaram ocorrência expressiva de touros portadores de enfermidades do aparelho reprodutor passíveis de tratamento cirúrgico, sugerindo etiologia multifatorial. O manejo e a característica racial dos animais foram os principais fatores predisponentes relacionados à etiopatogenia das enfermidades da genitália dos touros, sendo que as de maior relevância foram diagnosticadas no prepúcio e na glande. Na segunda etapa realizou-se estudo anatômico do ligamento apical do pênis do touro, certificando-se do seu real posicionamento no corpo peniano. Posteriormente, procurou-se por meio de duas diferentes abordagens cirúrgicas, induzir experimentalmente a enfermidade. Para isto, foram utilizados 24 touros divididos em dois grupos experimentais, conforme metodologia cirúrgica utilizada. Após pleno domínio da técnica cirúrgica mais adequada para promover a indução do desvio prematuro do pênis do touro, foram utilizados 21 bovinos com idade de 18 a 20 meses, para indução da enfermidade, sendo num segundo momento, avaliados o tipo e grau do desvio peniano apresentado pelos animais. Posteriormente, procurou-se corrigir o desvio utilizando como implantes filme de quitosana e a tela de polipropileno, como biomateriais. Avaliações clínicas, testes de comportamento sexual e capacidade de cópula e exames histopatológicos do sítio de implante, foram utilizados para avaliação da eficiência dos métodos de correção cirúrgicos propostos. Tanto a tela de polipropileno como o filme de quitosana mostraram-se ineficazes na correção do desvio prematuro do pênis do touro, tendo o filme de quitosana demonstrado ser menos irritante ao tecido, tendo em vista a resposta inflamatória discreta, ausência de reação eosinofílica e células gigantes, quando comparado à tela de polipropileno.

O uso de biomateriais para acelerar reparos de fraturas ósseas tem aumentado nos últimos anos. Neste estudo, as propriedades piezelétricas do fluoreto de polivinilideno foram utilizadas com a finalidade de mimetizar os potenciais bioelétricos associados à deformação óssea, que são diminuídos quando ocorre fratura óssea. Estudos histomorfométricos foram efetuados para verificar a influência do polímero. Testes de biocompatibilidade e de esterilização permitiram avaliar os riscos da utilização do polímero como material de implante. O polímero piezelétrico associado à placa de osteossíntese resultou em uma maior quantidade de matriz óssea mineralizada na lesão quando comparado ao implante da placa sem o polímero. / The use of biomaterials to promote accelerated bone fracture repair has been improved in the recent years. In the present study, the piezoelectric properties of poly(vinylidene fluoride) were used with the aim of mimetizing bioelectrical potentials associated to bone strain which decrease when a bone fracture occurs. Histomorphometric studies were accomplished to verify the influence of the polymer. Biocompatibility and sterilization tests assessed any risk related to the use of a polymer as an implantable material. The piezoelectric polymer associated to an osteosynthesis plate resulted in a larger amount of mineralized bone matrix in the lesion when compared to a plate implanted without the polymer.

Nos últimos anos as cerâmicas à base de zircônia, além de outras aplicações, têm sido empregadas em próteses. Isso se deve as suas características como, biocompatibilidade, boa resistência à corrosão e ao desgaste, e tenacidade á fratura. Suas propriedades ópticas permitem reproduzir as características estéticas dos dentes naturais. A resistência da zircônia está relacionada à sua microestrutura, que por sua vez esta relacionada com as características dos pós iniciais. Nesse trabalho foi obtido pó de zircônia estabilizada com ítria pelo processo sol-gel. O tamanho de partículas obtidas foi aproximadamente 2,5 ?m, com zircônia predominantemente na fase tetragonal. O pó foi compactado e sinterizado a 1550°C por 120 minutos. Nestas condições as amostras apresentaram densidade relativa 98%, tamanho médio de grão 0,56 ?m, e predominantemente na fase tetragonal. Foram realizados ensaios em amostras sinterizadas e sinterizadas e tratadas em líquido corpóreo simulado. O módulo de ruptura obtido foi aproximadamente 482 e 560 MPa, a dureza 8,4 e 9,8 GPa e tenacidade á fratura 9,7 e 8,5 MPa.m1/2, para as amostras sinterizadas e sinterizadas e tratadas respectivamente. Também, foi estudado o comportamento à molhabilidade da zircônia sintetizada e sinterizada com água e com fluido corpóreo, mostrando-se excelentes resultados para aplicações biomédicas. Com os resultados obtidos pode-se supor que a zircônia sintetizada é um material promissor para produção de cerâmicas para aplicações biomédicas. / Zirconia based ceramic has been used, besides other applications, in implants due to good strength, good fracture toughness, high wear and corrosion resistance and excellent biocompatility. Its properties permit to reproduce the esthetic characteristics of natural teeth. The zirconia resistance is related with microstructure, that in turn this related with the characteristics of the initials powders. In this work was obtained powder of yttria-stabilized zirconia by sol-gel process. The particles average size 2,5 ?m, in the tetragonal phases. The powders were compacted and sintered at 1550° for 120 minutes. Considering this condition, relative density 98% was reached, the samples presented average grain size 0,56 ?m, and predominantly in the tetragonal phases. Sintered samples and sintered and treated in the simulated body fluid were tested. The flexural strength obtained were 482 and 560 MPa, the hardness 8,4 and 9,8 GPa and fracture toughness 9,7 e 8,5 MPa.m1/2, for sintered samples and sintered and treated respectively. Also, was studied the wetability behavior of the sintered zirconia with water and simulated fluid, showing excellent results for biocompatibility application. With obtained results can be supposed the sintetized zirconia is promissory material to biomedical applications.

Orientadores: Maria do Carmo Gonçalves, Celso Aparecido Bertran / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Química / Made available in DSpace on 2018-08-25T06:27:22Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Silva_LauraCaetanoEscobarda_M.pdf: 2337508 bytes, checksum: c8a529b70aa1d66dc7e8a4ca0b28ac3e (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Membranas para regeneração óssea guiada (GBR) são uma nova classe de membranas utilizadas em cirurgias dentárias, que têm a habilidade adicional de induzir o crescimento ósseo. Neste trabalho, foram preparadas membranas GBR de poli('épsilon'-caprolactona) pelo método de inversão de fases induzida por vapor, que foram modificadas pelo crescimento de fosfato de cálcio em sua superfície para obter propriedades de osteoindução, características de membranas GBR. Para promover a modificação de superfície, inicialmente, moléculas aniônicas foram utilizadas como agentes de nucleação, fixando grupos aniônicos na superfície da membrana. Foram avaliados três agentes de nucleação diferentes: ácido esteárico, hidrogenofosfato de bis(2-etilhexila) e hidrogenofosfato de bis(metacriloiloxietila). As membranas foram imersas alternadamente em soluções de nitrato de cálcio e de hidrogenofosfato de diamônio para que as moléculas aniônicas pudessem atuar como sítios de nucleação e crescimento das partículas de fosfato de cálcio. As propriedades térmicas e mecânicas das membranas de poli(épsilon'-caprolactona) não foram alteradas pela presença de agente de nucleação ou de fosfato de cálcio na superfície. No entanto, devido à redução da massa molar do polímero na presença de hidrogenofosfato de bis(2-etilhexila) e de hidrogenofosfato de bis(metacriloiloxietila), observou-se um discreto aumento no grau de cristalinidade da PCL nesses casos. Foi possível obter partículas de fosfato de cálcio na superfície das membranas utilizando-se os três agentes de nucleação propostos, no entanto, a morfologia e estrutura cristalina dessas partículas mostraram-se dependentes da estrutura química do agente de nucleação. As membranas contendo ácido esteárico ou hidrogenofosfato de bis(metacriloiloxietila) que foram submetidas ao tratamento superficial por ciclos de imersão sequencial apresentaram o melhor desempenho nos ensaios de biocompatibilidade. A nova metodologia desenvolvida neste trabalho, envolvendo o preparo de membranas de poli(?-caprolactona) modificadas superficialmente pelo crescimento de fosfato de cálcio mostrou-se bastante promissora na produção de dispositivos bioreabsorvíveis e osteoindutores com características úteis para aplicação na periodontia / Abstract: Guided bone regeneration (GBR) membranes are a new class of membranes for periodontal surgery that have the additional ability of inducing bone formation. The aim of this study was to produce biodegradable GBR membranes based on poly(épsilon'-caprolactone) by vapour induced phase separation whose surfaces were modified by calcium phosphate growth, in order to achieve the osteoinductive properties, a characteristic of GBR membranes. Anionic molecules were used as nucleating agents to promote these surface modifications and were added to the polymeric membranes to generate anionic groups on the surface. Three different nucleating agents were tested: stearic acid, bis(2-ethylhexyl) hydrogenphosphate and bis(-(methacryloyloxyethyl) hydrogenphosphate. The membranes were immersed alternately in calcium nitrate and diammonium hydrogenphosphate solutions so that the anionic molecules could act as nucleating sites for calcium phosphate growth. The thermal and mechanical properties of the poly(épsilon'-caprolactone) membranes did not change in spite of the presence of the nucleating agents nor the calcium phosphate particles on the surface. Nevertheless the crystallinity degree showed a slight increase, due to a decrease in PCL molar mass, in the presence of bis(2-ethylhexyl) hydrogenphosphate and bis(methacryloyloxyethyl) hydrogenphosphate. The calcium phosphate growth on the membrane surface was successfully achieved by using all of the three different nucleating agents, moreover the particle morphology and crystallinity showed a dependence on the nucleating agent chemical structure. The membranes containing stearic acid or bis(methacryloyloxyethyl) hydrogenphosphate that went through the alternating soaking surface treatment showed the best performance on the biocompatibility essays. The new methodology developed in this work for the preparation of poly(?-caprolactone) membranes with surfaces modified by calcium phosphate growth has proven to have good potential to produce bioresorbable and osteoinductive devices with useful properties in periodontic applications / Mestrado / Físico-Química / Mestra em Química

Orientador: Cecília Amélia de Carvalho Zavaglia / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2018-08-20T17:09:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Araujo_SandraMariaSantosdeOliveira_D.pdf: 2193089 bytes, checksum: e02431a815e7c5e9923283bd405849a9 (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Nesta tese foram investigadas as propriedades físicas, mecânicas e microestruturais de compósitos cerâmicos densos e porosos de Al2O3-ZrO2 cujas matérias primas foram previamente moídas em moinho vibratório com a finalidade de se obter nanocompósitos com melhores propriedades que as cerâmicas de alumina e de zircônia puras, e compósitos microestruturados. A finalidade desses estudos foi desenvolver um processamento de matérias primas para aplicações biomédicas futuras, como por exemplo: cabeça de fêmur e acetábulo cerâmicos, para implantes coxofemorais, pilares cerâmicos, para implantes dentais e braquetes cerâmicos, usados em ortodontia. As matérias primas, Al2O3 e ZrO2-3%Y2O3 foram caracterizadas quanto à composição e suas estruturas cristalinas. Foram cominuídas em moinho vibratório desenvolvido na Escola de Engenharia de São Carlos-USP, por 2, 4, 6 e 10 horas. Os pós resultantes da moagem por seis horas foram misturados e homogeneizados em três proporções, 15, 30 e 45 % de zircônia em alumina por 22 horas. O corpo denso foi conformados convencionalmente, por prensagem uniaxial (50MPa), prensagem isostática (200MPa) e sinterização em 1450°C por 2 horas. Por seu conjunto de características mecânicas a composição com 30% de zircônia e 70% de alumina foi usada para produção do corpo poroso, características estas superiores tanto às do compósito nanoestruturado como às do corpo monolítico e compatíveis à aplicação estrutural. O corpo poroso foi obtido pelo método da esponja, sinterizado em 1600°C e apresentou resistência à compressão de 6,71 MPa, valor que está contido na faixa de resistência do osso esponjoso para uma porosidade acima de 60%, poros interconectados e de tamanho compatíveis aos exigidos pela engenharia tecidual. O teste de citotoxicidade confirmou a biocompatibilidade do compósito poroso. A biocompatibilidade associada ao valor da resistência mecânica à compressão e ao tamanho dos poros permite afirmar a potencialidade do compósito obtido nas condições do trabalho como material a ser testado para crescimento de células / Abstract: In this thesis it was investigated the mechanical properties of a Al2O3-ZrO2 ceramic composite which raw materials were previously ground on a vibratory mill in order to obtain a micro structured nanocomposite with better properties than pure alumina and zirconium. The purpose of this paper was to develop raw materials for future biomedical applications, as: femoral head and ceramic acetabulum, for hip implants, ceramic abutments, for dental implants and ceramics brackets, used in orthodontics. The raw materials, Al2O3 e ZrO2-3%Y2O3 were characterized as to composition and crystal structures. They were comminuted in a vibratory mill designed by Escola de Engenharia-USP/ São Carlos, for 2, 4, 6 e 10 hours. The 6-hours milling post-derived were mixed and homogenized in three ratios, 15, 30 e 45 % of zirconium in alumina for 22 hours. The dense body was conventionally shaped, by single axial pressing (50MPa), isostatic pressing (200MPa) and sintering in 1450°C for 2 hours. Due the set of mechanical characteristic, compositions 30%-zirconium and 70%-alumina was used to produce the porous body production and supported for structural applications. The porous specimen was obtained by the sponge method sintered at 1600ºC showed a compressive strength of 6,71 MPa, a value which is in the resistance in the range of cancellous bone resistance, for a porosity above 60%, interconnected pores and size compatible with those required by tissue engineering. Citotoxicity test confirmed the composite biocompatibility. Biocompatibility associated with mechanical strength and pores size allows to affirm the potential of the composite obtained in those conditions as a material to be tested for cell growth / Doutorado / Materiais e Processos de Fabricação / Doutora em Engenharia Mecânica

In pharmaceutical development cell cultures are used as in vitro models to evaluate the function of drug candidates. In such research it is vital to have models that resemble the in vivo environment to get reliable results. In 3D models with hydrogels ECM like scaffolds are supporting the cells in a more in vivo like environment than flat 2D cultures. In this project PEG-peptide based hydrogels with cell binding RGD incorporated on one PEG-peptide type has been evaluated for culturing of HepG2 cells. Structure and viscoelastic properties were evaluated with techniques like circular dichroism spectroscopy, dynamic light scattering and rheology. Sterilisation impact was also evaluated for PEG-peptides. For cell culturing, observations in light microscope and evaluation with Live/Dead assay and albumin assay were performed. A few companies were interviewed regarding 3D culturing and interest in mechanically tuneable hydrogels. The HepG2 cells grows and forms spherical clusters in the 3D environment with hydrogels, percentage of RGD seems to not impact cell adhesion, growth or albumin secretion. UV irradiation was the most suitable sterilisation method for gel components. The most rigid gel combination formed had storage modulus of around 230 Pa. Mechanically tuneable hydrogels is interesting for the industry. The PEG-peptide based gels are suitable tor growing cells but too soft to closely resemble the in vivo rigidity of hepatocytes.

Nedbrytbara metaller utgör en ny klass av biomaterial med potential attersätta permanenta material i tillfälliga applikationer. Detta för att minskarisken för långvariga biverkningar. I den pågående forskningen för att utvecklanya nedbrytbara metaller är screening av nya material genom in vitro testmetoderett attraktivt alternativ för att undvika onödiga, tidskrävande ochdyrbara djurstudier.Denna avhandling fokuserar på in vitro-testning av zink- och magnesiumbaserademetaller. Inverkan av faktorer såsom sammansättningen av testlösningen,buffersystemet, belastning samt mikrostruktur hos legeringar undersöktes.Genom att använda elektrokemiska in situ tekniker såsom impedansspektroskopi(EIS) är det möjligt att studera gränssnittet mellan metall ochlösning och karakterisera egenskaperna hos den korroderande ytan. Ex situytkaraktäriseringstekniker som svepelektronmikroskopi och infraröd spektroskopianvändes sedan för att komplettera resultaten av de elektrokemiskamätningarna.Korrosionen av zink i Ringer’s lösning fanns vara närmare in vivo korrosionän korrosionen i fosfatbuffrad saltlösning (PBS). Ringers lösning är därför denföredragna testmiljön för långsiktig utvärdering av zinkbaserade metallerDet biologiska buffersystemet (CO2/H2CO3) bör företrädesvis användasför att stabilisera pH-värdet på testlösningen vid magnesiumnedbrytning. NärHEPES användes för att stabilisera pH ökade korrosionshastigheten på grundav bildning av mindre skyddande skikt av korrosionsproduktMöjligheten att använda helblod och plasma som mer kliniskt relevantatestmiljöer utvärderades och befanns producera reproducerbara resultat.Bildning av ett korrosionsskikt bestående av både organiskt och oorganisktmaterial detekterades på zink i både plasma och helblod.När zink prover i helbod utsattes för belastning förhindrade korrosionsskiktetbildningen av mikrosprickor och förtidigt brott av provet. Det varvidare möjligt att detektera tidig sprickbildning på grund av belastning avMagnesium AZ61-legering med EIS.Adsorption av organiska species på zinkytan under anodisk polariseringökar yttäckningen av Zn-joner i helblod. Den ökade yttäckningen leder sedantill utfällningen av ett skyddande skikt av zinkfosfater och en minskadkorrosionshastighet vid högre potentialer.Korrosion av Zn-Mg och Zn-Ag legeringar i Ringers lösning befanns skevia selektiv upplösning. Lokal utfällning av korrosionsprodukter och bildningav ett poröst, mindre skyddande skikt av korrosionsprodukter hittades påZn-Mg legeringar. Den selektiva upplösningen av Zn-Ag legering orsakade enanrikning av AgZn3 vilket kan påverka biokompatibiliteten av ett implantatmed tiden. / Degradable metallic implants are a new class of biomaterials with potentialto replace permanent materials in temporary applications to reduce therisk of long term adverse effects.This thesis focuses on in vitro testing of zinc and magnesium based metals.As new degradable metals are developed screening of new materials within vitro test methods is an attractive option to avoid unnecessary, time consumingand expensive animal studies. The influence of factors such as ioniccomposition of the test solution, buffer system, strain and alloy compositionwas investigated. By employing electrochemical in situ techniques such asimpedance spectroscopy it is possible to study the metal-solution interfaceand determine the properties of the corroding surface. Ex situ surface characterizationtechniques such as scanning electron microscopy and infraredspectroscopy were then used to complement the results of the electrochemicalmeasurements.The importance of appropriate selection of the test solution is highlightedin this work. Zinc was found to corrode in Ringer’s solution by a mechanismcloser to in vivo corrosion than in a phosphate buffered saline solution(PBS).Ringer’s solution is therefore the more appropriate test environment for longterm evaluation of zinc based metals.When evaluating the corrosion of Zn-Mg and Zn-Ag alloys in Ringer’ssolution selective dissolution was found to occur for both types of alloys. Localprecipitation and formation of a porous, less protective, layer of corrosionproducts was found for Zn-Mg alloys. The selective dissolution of Zn-Agalloy caused an enrichment of AgZn3 on the surface which may affect thebiocompatibility of the alloy.The use of HEPES to maintain the pH of the test solution increasedthe corrosion rate of magnesium due to formation of a less protective layerof corrosion products. Magnesium corrosion should therefore preferably bestudied in solutions where the pH is maintained by the biological buffer systemCO2/H2CO3.In addition to saline solutions human whole blood and plasma were evaluatedas more clinically relevant in vitro environments. They were found toproduce reproducible results and to be suitable for short term experiments.Formation of a corrosion product layer comprised of both organic and inorganicmaterial was detected on zinc in both plasma and whole blood.During anodic polarization the adsorption of organic species on the zincsurface was found to increase the surface coverage of Zn ions in whole blood.The increased surface coverage then allowed for precipitation of a protectivelayer of Zn5(PO4)3 and a subsequent decrease in corrosion rate at higherpotentials.When subjecting zinc samples to strain the organic/inorganic corrosionproduct formed in whole blood was observed by impedance spectroscopy toprevent micro cracking and premature failure.The cracking of magnesium alloy samples under applied strain was alsocharacterized by impedance. Changes in surface properties due to crack initiation / <p>QC 20171019</p>

Les biomatériaux interviennent dans de nombreuses applications médicales. La connaissance de leur évolution une fois implantés dans l’organisme est primordiale pour les améliorer et en créer de nouveaux. Dans cette optique, nous avons réalisé une modélisation à deux dimensions de la transformation d’un biomatériau en os. Pour cette modélisation, nous utilisons la théorie de la percolation. Celle-ci traite de la transmission d’information à travers un milieu où sont distribués un très grand nombre de sites pouvant localement relayer cette information. Nous présentons un modèle de double percolation sites-liens, pour prendre en compte d’une part la vascularisation (et/ou résorption) du biomatériau de l’implant dans un os, et d’autre part sa continuité mécanique. Nous identifions les paramètres pertinents pour d´écrire l’implant et son évolution, qu’ils soient d’origine biologique, chimique ou physique. Les différents phénomènes sont classés suivant deux régimes, percolant ou non-percolant, qui rendent compte des phases avant et après vascularisation de l’implant. Nous avons testé notre simulation en reproduisant les données expérimentales obtenues pour des implants de corail. Nous avons réalisé une étude des différents paramètres de notre modèle, pour déterminer l’influence de ceux-ci sur chaque phase du processus. Cette simulation est aussi adaptable à différents systèmes d’implants. Nous montrons la faisabilité d’une modélisation à trois dimensions en transposant la partie statique de notre simulation. / Biomaterials play an important role in many medical applications. To know how they evolve once inserted in the human body is essential to improve them and to create new ones. For this purpose, we have elaborated a two dimensional model for the transformation of biomaterial into bone. For this model, we have used the percolation theory. This general theory accounts for the transmision of information across an environment in wich a huge number of sites relay localy this piece of information. We present a double site-bond percolation model to account, on the one hand, for the vascularization (and/or resorption) of biomaterial implant in bones and, on the other hand, for its mechanical continuity. We identify the relevant parameters to describe the implant and its evolution, and separate their biological or chimical origin from their physical one. We classify the various phenomena in two regimes, percolating or non-percolating, which concern the two stages before and after the vascularization of the implant. We have tested our simulation by comparing them with experimental results obtained withcoral implants. We have studied how the various parameters of our model can influence each stage of the process. This simulation can also be applied to different types of implants. We show that a three dimensional model is possible by transposing the static part of our simulation.

Le muscle strié squelettique possède de grandes capacités de régénération grâce à ses cellules souches, les cellules satellites. Après une lésion, le processus de régénération musculaire qui se met en place est finement régulé dans le temps et l’espace par le microenvironnement, constitué de cellules avoisinantes mais également par des éléments de la matrice extracellulaire (MEC). Cette dernière se compose de molécules structurales comme les collagènes et de composants possédant un rôle trophique comme les glycosaminoglycanes (GAGs). La MEC musculaire est peu étudiée à cause d’une organisation tridimensionnelle complexe rendant son exploration difficile. Lors d’une lésion avec perte de substance musculaire, la régénération est altérée, associée à une fibrose et une inflammation chronique. Ce type de lésion est fréquemment rencontré en traumatologie mais survient également chez le blessé de guerre. Malgré un traitement optimal, une invalidité fonctionnelle persiste chez ces patients. L’utilisation d’un biomatériau décellularisé, constitué de MEC pourrait fournir ce support physique et trophique faisant défaut dans ce type de lésion. Dans ce travail, nous avons entrepris l'établissement d'une MEC d’origine musculaire et nous avons établi un protocole de décellularisation permettant d’obtenir un biomatériau conservant l’architecture spécifique de la MEC musculaire avec une élimination de la majorité des antigènes cellulaires afin d'éviter une réponse immunitaire délétère après implantation. Néanmoins, le protocole retenu ne permet de conserver certaines molécules trophiques d’intérêt comme les GAGs. Les « ReGeneRaTing Agent®» (RGTA®) sont des mimétiques fonctionnels de ces GAGs, utilisés en clinique pour améliorer la cicatrisation cutanée et cornéenne. Ces mimétiques conservent une capacité de liaison aux facteurs de croissance avec une résistance aux dégradations enzymatiques. Nous avons évalué l’utilisation de ces molécules au cours de la réparation musculaire, dans un modèle in vivo chez le rongeur. Nous avons réalisé une analyse histologique précoce (8e jour de régénération) mettant en évidence une augmentation du nombre de noyaux par myofibre en faveur d’une augmentation de la fusion, validée également in vitro sur des progéniteurs musculaires. Nous avons également observé une augmentation du nombre de vaisseaux, suggérant une amélioration de l’angiogenèse. Le nombre de gouttelettes lipidiques, marqueur d’une mauvaise régénération, était en diminution. L’exploration histologique plus tardive (28e jour de régénération) n’a retrouvé que l’augmentation du nombre de vaisseaux en faveur d’un effet durable sur l’angiogenèse. Ces RGTA® peuvent être couplés aux biomatériaux et sont particulièrement résistants dans un environnement inflammatoire pouvant être rencontré dans les lésions avec perte de substance musculaire. Des chimiokines et des facteurs de croissance pourront également être ajoutés au biomatériau matriciel afin de favoriser la migration des différents progéniteurs nécessaires à une néoformation musculaire. L’efficacité thérapeutique de ces biomatériaux optimisés nécessitera d’être évaluée dans un modèle in vivo de perte de substance / Skeletal muscle exhibits high capacity for regeneration after an injury that relies on resident stem cells. Muscle regeneration is tightly regulated by both the immune response and other resident cells, as well as by cues from the local extracellular matrix (ECM), contributing to a coordinated repair process. Muscle ECM is a network of structural macromolecules with a large majority of collagens and trophic molecules such as glycosaminoglycans (GAGs). In the skeletal muscle tissue, ECM was overlooked due to its complex organization making investigations difficult. Muscle regenerative ability can be overtaken in large muscle wasting, such as in volumetric muscle loss (VML), leading to fibrosis formation and chronic inflammation. This type of injury predominantly occurs in traumatology and in war-wounded patients, with functional disability despite an optimal treatment. The use of biomaterials could provide the biochemical and physical cues that are missing in this pathologic repair. In this work we have focused on obtaining a biomaterial composed of skeletal muscle ECM. We have tested several decellularization protocols both to preserve the three-dimensional architecture of the muscle ECM and to completely remove cell components in order to avoid a deleterious immune response after implantation. However, the protocol did not allow the preservation of trophic molecules such as GAGs, in the scaffold.“ReGenerating Agents” (RGTA®) are functionally analogous of GAGs with a crucial property to resist enzymatic degradation. They function to restore a proper microenvironment for tissue healing with already a clinical application in skin and corneal repair. We have explored the effects of RGTA® in muscle regeneration using an in vivo model in mouse. At early time of regeneration (day 8), we performed histologic analysis. We showed that regenerating myofibers contained more nuclei in the treated animals, in favor of an increase of progenitor fusion, which has been validated in vitro in myogenic cultures. The number of capillaries was higher in favor of a better angiogenesis. Lipid droplets, a marker of impaired regeneration, were reduced by RGTA® administration. At later time of regeneration (day 28), capillary number was still improved in favor of a durable effect of RGTA® on angiogenesis. RGTA® could be incorporated into biomaterials and are particularly resistant in an inflammatory environment, such as that occurring after a VML injury. Chemokines and growth factors could also be added in ECM-based scaffolds to promote the migration of progenitors that are essential for myofiber neoformation. Therapeutic efficacy of these optimized biomaterials will require to be evaluated in an in vivo model of VML