GTS620 CALENDRIER H2019

COURS : vendredi 8h30-12h (local  A4408)

TP/Labo : lundi 13h30-15h30 (local variable, A1214, A3230  ou autre, voir tableau)

§ Ce sigle signale la remise d’un document par les étudiants

Contenu de chaque session de cours :

1.Introduction (Plan de cours, objectifs et travaux. Formation des équipes et choix des projets. Rappel des notions de base en mécanique et en matériaux. Principales définitions, classification des biomatériaux, propriétés de service, interactions matériau - milieu biologique.

2.Propriétés et caractérisation des matériaux biologiques et artificiels (éléments constitutifs des matériaux biologiques (, etc.); relations entre la structure et les propriétés de tissus biologiques; tissus minéralisés, mous, élastiques; caractérisation des tissus biologiques, anisotropie/isotropie…).

3.Biomatériaux métalliques (structure des métaux, classification, principaux biomatériaux métalliques, propriétés, caractérisation et applications principales).

4.Biomatériaux céramiques (structure, composition, fabrication, frittage, concept de biomatériaux inertes/bioactifs, bioverres, applications principales).

5.Biomatériaux polymériques (propriétés de service de polymères, réactions de polymérisation, matériaux thermoplastiques et thermodurcissables, élastomères, principaux biomatériaux polymériques, biodégradabilité, exemples d’applications).

6.Biomatériaux polymériques (suite)

7.Conception des dispositifs médicaux : critères mécaniques (chargements, rappels de mécanique statique et dynamique, durée de vie, facteurs de sécurité, principes de sélection des matériaux à l’aide des diagrammes du prof. Ashby de l’Université Cambridge.

8.Biomatériaux naturels et interactions biomatériaux/organisme (cellules et matrice extracellulaire et leurs interactions, biomatériaux naturels, biomimétisme; exemples d’applications).

9.Biocompatibilité (introduction aux systèmes et étapes de la guérison tissulaire, infection, principales réactions adverses (cytotoxicité, cancérogenicité, mutagénicité...), principaux essais de biocompatibilité, normes ISO 10993).

10.Biomatériaux pour les applications cardiovasculaires (éléments figurés et non figurés du sang, systèmes de coagulation et fibrinolyse, hémocompatibilité, hémolyse, principaux biomatériaux et implants pour applications cardiovasculaires et leurs défis particuliers).

11.Dégradation des biomatériaux en service (corrosion, usure, érosion, vieillissement, dissolution, oxydation, biodégradation… et leurs conséquences).

12.Normes et régulations (standards et réglementations nationales visant les dispositifs biomédicaux : Canada, États-Unis, Europe; lignes directrices pour la conception, le contrôle de qualité et l’utilisation des dispositifs biomédicaux).

Stérilisation et autres enjeux reliés aux biomatériaux (de la conception à la vente, exemples pratiques, introduction à l’ingénierie tissulaire…).

a. Contenu des laboratoires

Les séances d’expérimentations permettent d’intégrer des notions sur les propriétés mécaniques et physico-chimiques des biomatériaux. Les étudiants travailleront en groupe et devront remettre un rapport de laboratoire par groupe.

LABO 1 : « CARACTÉRISATION des artères biologiques et synthétiques »

Objectifs : Familiariser l’étudiant avec les comportements mécaniques particuliers des tissus biologiques. Comprendre les différences entre contraintes d’ingénierie et contraintes réelles, et entre déformations d’ingénierie et déformations logarithmiques. Comprendre les différences mécaniques entre un tissu biologique et un tissu synthétique. Effectuer des recherches dans la littérature scientifique et faire des liens avec les résultats obtenus.

LABO 2 « MOUILLABILITÉ ET ÉNERGIE DE SURFACE DES BIOMATÉRIAUX »

Objectif : Introduire les concepts de mouillabilité et d’énergie de surface des matériaux, et comprendre comment elles peuvent être modifiées par les techniques de modifications de surface ou de stérilisation. Faire connaissance avec une des techniques les plus utilisées dans le domaine des biomatériaux, soit la goniométrie d’angle de contact.

b. Projet de session

Durant la session, les étudiants auront un travail personnel à réaliser, consistant à analyser un dispositif médical existant et déjà approuvé par la Food and Drug Administration (FDA, US).

Le projet de session a pour but de mettre en application et synthétiser les connaissances acquises durant le cours, apprendre à créer un cahier des charges et apprendre à rechercher des informations complémentaires par eux-mêmes. Les étudiants seront aidés dans cette démarche par 3 séances de travaux dirigés, une sur la recherche bibliographique (et présentation des références dans un texte), une sur le cahier des charges et l’autre sur la rédaction du projet. Ce projet de session a également pour but d’apprendre à travailler en équipe multidisciplinaire, souvent requise dans ce domaine. Les étudiants devront présenter leur projet devant leurs pairs.

Plus de détails se trouvent dans le document « projet de session ».

Plusieurs appareils seront utilisés dans le cadre des laboratoires. Une machine d’essai de traction (Electroforce 3200)(Labo 1) et un goniomètre pour la mesure d’angle de contact (Labo 2) que les étudiants utiliseront pour déterminer l’angle de contact et l’énergie de surface des biomatériaux, à l’aide de courbe et de régression linéaire sur  logiciel de type Excel. Les étudiants seront aussi amenés à utiliser les bases de données sur les matériaux, notamment la base de données ASM International Material for Medical Device Database. Lors des visites, ils pourront également observer plusieurs équipements de pointe en fabrication des matériaux.