Ce cours vise à fournir des connaissances pour concevoir et caractériser des biomatériaux bioactifs et des matrices relatives aux applications biomédicales, plus particulièrement pour la médecine régénératrice. Le cours couvre notamment les biomatériaux et procédés de fabrication des matrices, la caractérisation et la modification de surfaces et les aspects cellulaires et biologiques de base à considérer.

Au terme de ce cours, l’étudiant ou l'étudiante sera en mesure :

• d’expliquer la structure et propriétés des polymères et des hydrogels pour applications biomédicales;
• de choisir et justifier son choix d’une technique de caractérisation de surface des biomatériaux; de définir la biocompatibilité, l’ingénierie tissulaire et ses principales approches;
• de nommer et expliquer le principe de base de quelques techniques de fabrication de matrices pour l’ingénierie tissulaire;
• de démontrer une compréhension des principes et enjeux biologiques liés à l’ingénierie tissulaire.

Polymères et hydrogels ; techniques de caractérisation et modification de surface ; techniques de fabrication avancées, domaine des biomatériaux, ingénierie tissulaire ; cellules souches et biocompatibilité.

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.

• Cours (13 X 3 h = 39 h) :

• 30 heures d'enseignement magistral + exercices
• 3 heures de laboratoire et viste de laboratoire
• 2h30 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 à réaliser par groupe de 2 avec présentation en fin de session.

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) savoir expliquer 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 et leur caractérisation. Biocompatibilité
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 fabrication de matrices, cellules souches, hydrogels injectables, techniques de caractérisation de la réponse biologique.

1.Évaluation

- Examen Intra (durée 2h30)                                                                               30 %

- Laboratoire (1, en groupe)                                                                                15 %

- Quiz partie 3 du cours (30 min)                                                                        15 %

-  Présentation du projet de session (Evaluation personnelle) (5 min/pers + 2 min questions)  15 %

- Rapport de projet de session                                              25 %                                                                                                        

-10 % par jour de retard

Il n’y a pas de référence obligatoire. Cependant la lecture d’autres chapitres de livres identifiés est fortement conseillée car cela permet de consolider les notions présentées en classe.

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 7^th Ed, 2007

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

Voir site GTS816 sur moodle.