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Responsable(s) Sophie Lerouge

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École de technologie supérieure
Département de génie de la production automatisée
Responsable(s) de cours : Sophie Lerouge


PLAN DE COURS

Automne 2018
GTS880 : Sujets spéciaux en technologies de la santé (3 crédits)
Biomatériaux avancés : propriétés de surface et de volume



Préalables
Aucun préalable requis




Qualités de l'ingénieur
Label

Qn
Qualité visée dans ce cours  
Qn
  Qualité visée dans un autre cours  
  Indicateur enseigné
  Indicateur évalué
  Indicateur enseigné et évalué



Descriptif du cours
Sujets d'intérêt majeur dans le domaine des technologies de la santé et familiarisation avec les derniers développements technologiques dans un ou plusieurs domaines de pointe.



Objectifs du cours

Biomatériaux avancés pour implants et ingénierie tissulaire.

Ce cours vise à apporter aux étudiants les connaissances avancées sur les biomatériaux et leurs applications, notamment comme implants et comme matrice pour l'ingénierie tissulaire. L’objectif général de ce cours consiste à apprendre les principaux biomatériaux, leurs propriétés de volume et de surface, les techniques pour les caractériser et les modifier, ainsi qu’introduire aux concepts de l’ingénierie tissulaire et la thérapie cellulaire. L’accent sera mis notamment sur les hydrogels et leurs propriétés particulières. Le projet de session permettra aux étudiants de concentrer une partie de leur apprentissage sur le domaine de leur choix.




Stratégies pédagogiques
  • Cours (13 X 3 h = 39 h + 2h de visite de labo à une date à déterniner) :
  • 30 heures d'enseignement magistral + exercices
  • 3 heures de laboratoire
  • 3 heure de visites de laboratoire.
  • 2h d’examen intra 
  • 3 heures de présentation des projets finaux par les étudiants.

Un laboratoire avec rapport de laboratoire à préparer par équipe

Un projet de session personnel à réaliser avec présentation en fin de session.




Utilisation d’appareils électroniques

Les étudiants seront amenés à utiliser un rhéomètre et un goniomètre d’angle de contact et un rhéometre, puis à présenter les courbes et faire les calculs sur ordinateur (Excel).

Les étudiants auront également l’occasion d’observer plusieurs appareils électroniques sophistiqués tels que le microscope électronique à balayage, l’XPS, l’AFM, le Tof-SIMS,etc.




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Sophie Lerouge Activité de cours Sophie.Lerouge@etsmtl.ca A-1832



Cours

À la fin de ce cours, l’étudiant devra : 1) connaitre les principaux biomatériaux, injectables ou non, pour implants et ingénierie tissulaire ; 2)expliquer les principes de base de certaines techniques de caractérisation des matériaux et des surfaces et choisir judicieusement une technique pour un besoin donné; 3) avoir développé ses qualités d’investigation (expérimentation et analyse des résultats) sur au moins une de ces techniques; 4) approfondir les concepts de biocompatibilité et d'ingénierie tissulaire ; 5) avoir acquis une expérience d’analyse critique d’un article scientifique.

La matière du cours peut être regroupée en 3 parties principales :

  1. Biomatériaux et ingénierie tissulaire. Principes et définitions. Principaux biomatériaux : Polymères et hydrogels. Biocéramiques actives et implants métalliques
  2. Propriétés et techniques de caractérisation de volume et de surface : composition chimique, énergie et rugosité de surface et hydrophilie, porosité, propriétés mécaniques et rhéologie des polymères, et les principales techniques permettant de les évaluer.:  microscopie électronique à balayage, spectroscopie électronique à rayon X (XPS), spectroscopie infrarouge ATR (FTIR-ATR), ToF-SIMS, goniométrie d’angle de contact, DSC, rheologie, essais de relaxation de contrainte, etc.. Selon leur intérêt, les étudiants pourront s’attarder plus particulièrement sur les techniques de leur choix
  3. Biomatériaux pour ingénierie tissulaire : principes et méthodes de caractérisation – cellules souches, hydrogels injectables, techniques de caractérisation de la réponse biologique.



Laboratoires et travaux pratiques

Outre les cours, les étudiants participeront à deux laboratoires (rapport à remettre pour 1 laboratoire seulement) et effectueront un projet de session sur le sujet de leur choix.

LABORATOIRES :

Les séances d’expérimentations permettent d’intégrer des notions sur les techniques de caractérisation des matériaux et des surfaces. Un rapport de laboratoire sera requis pour l’un de ces 2 laboratoires, au choix. Les étudiants travailleront en groupe de 2. 

LABO 1 « 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.

LABO 2 « RHEOLOGIE DU COMPORTEMENT VISCOÉLASTIQUE DES POLYMÈRES » : Objectifs : Mettre en évidence les propriétés viscoélastiques et la cinétique de gélification des polymères et hydrogels. Rhéométrie, essais mécaniques de relaxation de contrainte, etc.).

 

PROJET DE SESSION:

Seul ou en groupe de 2, les étudiants étudieront un biomatériau ou une application particulière (ex :matrice injectable pour la régénération du cœur), qui leur donnera l’occasion de s’attarder sur le domaine et les techniques de caractérisation de leur choix. Le résultat de ce travail sera soumis sous forme d’un rapport et d'une présentation de fin de session lors du dernier cours.

Étapes du projet :

  • Choisir un matériau pour une application donnée et proposer un objectif d’amélioration du matériau (semaine 1).
  • Déterminer les techniques de caractérisation les plus pertinentes pour cette application. Les décrire brièvement, sauf l’une d’elle à décrire de façon plus approfondie (principe, instrumentation, avantages et limites).
  • A l’aide d’une revue de littérature, choisir une technique de fabrication-modification-optimisation du matériau pour mieux répondre à l’objectif (technique de fabrication, modification de surface etc. (bioimpression 3D, greffage de peptide pour l’adhésion cellulaire etc.). La décrire (principe, instrumentation, exemples de résultats obtenus, avantages et limites).
  • Faire l’analyse critique d’un article scientifique incluant des résultats de la technique d’optimisation choisie) (à rendre sur papier)
  • Faire une présentation orale devant la classe (15-20 min/personne) (semaine 13).



Évaluation

1.Évaluation

- Examens Intra  : 25 %

- Laboratoires (1)  : 15 %

- Analyse critique d’un article scientifique : 10 %

-  Présentation du projet de session (20 min + 5 min de questions) : 20 %

- Rapport de projet de session : 20 %           

- 2 mini-quiz de formation continue: 10 %        




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 30 octobre 2018



Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

-10 % par jour de retard




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/A-propos/Direction/Politiques-reglements/Infractions_nature_academique.pdf ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Il n’y a pas de référence obligatoire. Cependant, la lecture de chapitres de livre donnés avec les notes de cours est obligatoire. De plus la lecture d’autres chapitres de livres identifiés est fortement conseillée car cela permet de consolider les notions présentées en classe.




Ouvrages de références

Références conseillées :

“Biomaterials : the intersection of biology and materials science”. Temenoff JS and Mikos AG (Eds). Pearson Prentice Hall Bioengineering.Materials science and engineering. WD Callister (Ed). Wiley 7th Ed, 2007

Tissue Engineering: Principles and Practices. John P. Fisher, Antonios G. Mikos, Joseph D. Bronzino, Donald R. Peterson. - CRC Press Book

 




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

Voir site GTS880 sur moodle.