Étude des couches nano-structurées obtenues par ablation laser pour les implants biomimétiques avancés / Sorin George Grigorescu ; [sous la direction de] Jacques Werckmann et Ion N. Mihailescu

Résumé / Abstract : La thèse est consacrée à la compréhension et l’application des techniques de transfert laser de la matière afin d’obtenir une nouvelle génération d’implants d’os présentant une meilleure biointégration. Le recouvrement des implants en Ti avec des couches minces bioactives en hydroxyapatite et macromolécules biologiques permet d’améliorer la réponse du corps par rapport à l’objet implanté. Ce nouveau type d’implant conserve les propriétés mécaniques du Ti, en augmentant sa capacité d’intégration dans l’environnement biologique. La thèse est structurée en trois parties. La première constitue le cadre théorique: la présentation des matériaux métalliques et céramiques candidats pour la fabrication des implants orthopédiques ou dentaires, les avantages de l’utilisation des couches minces d’HA, ainsi que le potentiel de l’utilisation des protéines de la matrice extracellulaire. La deuxième partie décrit les techniques de transfert laser utilisées dans la thèse. La troisième partie est consacrée aux diverses études expérimentales entreprises : (i) la corrélation des mécanismes d’ablation laser et de croissance des couches d’hydroxyapatite, (ii) l’étude des changements induits par la fluence laser, l’amélioration (iii) de la cristallinité des couches en appliquant un traitement thermique post-dépôt en vapeur d’eau et (iv) de l’adhérence entre la couche et le substrat à l’aide d’une inter-couche à gradient de propriétés. Dans les dernières études, les techniques (v) MAPLE et (vi) LDW ont été proposées pour le transfert des structures de fibronectine afin d’obtenir une amélioration de la fonctionnalité des surfaces. La thèse est finie avec les conclusions et les perspectives.

Résumé / Abstract : The thesis main goal is the understanding and application of material laser transfer techniques applied in order to obtain a new generation of bone implants, exhibiting a better biointegration. The Ti implant thin film covering allows an improvement of the body response in respect to the implanted object. This new implant type preserves the mechanical properties of Ti but increases its integration capacity in the biological environment. The thesis is divided in three parts. The first one presents the theoretical frame: the metallic and ceramic materials appropriate for orthopedic or dental implants, the advantages of using thin films of HA, as well as the potential given by the extracellular matrix proteins. The second part describes the laser transfer techniques used within this thesis. The third part is devoted to the experimental studies: (i) the correlation between the laser ablation and thin films growth mechanisms, (ii) the study of the changes induced by the laser fluence, the improvement (iii) of the thin films crystallinity by applying a post-deposition heat treatment in water vapor and (iv) of the thin film adherence to the substrate by the interposition of a gradual layer. In the last studies, the (v) MAPLE and (vi) LDW techniques were suggested for fibronectin structures transfer in order to obtain the surfaces functionalization. The thesis is accomplished by the conclusions and perspectives.