| Attributes | Values |
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| type
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| Thesis advisor
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| Praeses
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| Author
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| alternative label
| - Biocomposites à base de PLA et de charges bioactives pour la régénération osseuse / Procédés innovants pour des propriétés d’usage remarquables
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| dc:subject
| - 3D Printing
- Impression 3D
- Pol
- Thèses et écrits académiques
- Biomatériaux
- Composites polymères
- Rhéologie
- Propriété mécanique
- Bioverres
- Implants orthopédiques
- Orthopedic implants
- Sintering
- Frittage
- Matrice polymère
- Dégradation hydrolytique
- Biocomposite
- Bioglass
- Bioverre
- Bone repair
- Réparation osseuse
- Propriété physico-Chimique
- Comportement rhéologique
- Hydrolytic degradation
- Mechanical Property
- Morphological property
- Physico-Chemical property
- Propriété morphologique
- Rheological behaviour
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| preferred label
| - Biocomposites based on PLA and bioactive fillers for bone regeneration Innovative processing for outstanding properties
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| Language
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| Subject
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| dc:title
| - Biocomposites based on PLA and bioactive fillers for bone regeneration Innovative processing for outstanding properties
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| Degree granting institution
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| Opponent
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| note
| - The objective of my thesis is to study and optimize innovative manufacturing techniques for the processing of composite based on poly(D,L-lactic acid) filled with bioglass and/or hydroxyapatite particles for bone regeneration applications. A frequently and particularly critical problem (for the control of final properties) during the manufacturing of bioglass-based composites, is the hydrolytic degradation of the PDLLA polymer matrix catalyzed by the bioglass and the thermomechanical constraints associated to the process. The purpose of the manufacturing processes adopted in this study is to overcome or minimize the polymer matrix degradation in contact with bioglass, and therefore obtain composite materials with controlled and optimized properties (physical, mechanical and biological). Two innovative processes have been implemented and investigated: i) 3D printing, with a functionally graded material strategy, ii) \"low temperature\" sintering, with the idea of minimizing/controlling the hydrolytic degradation of the matrix. The potential of these two processes has been demonstrated by comparison with the widely used injection process. The rheological behavior of PDLLA in the presence of fillers was firstly studied by changing the shape factors and the concentration of the fillers. The physicochemical, morphological and mechanical properties were systematically studied. The multi-extrusion (3D) printing process involves the understanding of several physical mechanisms. In this context, an innovative approach is proposed to model the process. Theoretical models based on the concepts of entangled polymer relaxation in the molten state, and the CCR theory \"Convective Constrain Release\" in non-linear viscoelasticity have been used. In addition, we also studied the effect of the process parameters (temperature, time, printing speed...). The obtained results allowed to propose model composite systems as multilayered materials with graded properties and an original functionality regarding the resistance to degradation. In the case of the thermal sintering process, a physical interpretation has been proposed considering the effect of the pressure in addition to the temperature on the welding of polymer powders. In parallel, investigations of the in-vitro behavior of biocomposites made it possible to quantify the role of fluids as plasticizing agents, as well as the evolution of mechanical and thermo-mechanical properties. The results obtained also quantify the degradation rates as well as the potential of these materials to promote bone regeneration.
- L’objectif de la thèse porte sur l’étude et l’optimisation de procédés innovants en vue de l’élaboration de matériaux composite, destinés à la réparation osseuse, à base de poly(acide D,L-lactique) (PDLLA) chargé de particules de bioverre et/ou hydroxyapatite. Un problème récurrent et particulièrement dommageable (pour la maîtrise des propriétés d’usage) lors de de l’élaboration d’un composite à base de bioverre repose sur la dégradation hydrolytique de la matrice polymère PDLLA catalysée conjointement par le bioverre et les contraintes thermomécaniques intrinsèques au procédé. Ainsi, la finalité des procédés adoptés dans cette étude consiste à minimiser ou pallier la dégradation de la matrice polymère en contact avec le bioverre pour l’obtention de matériaux composites avec des propriétés (physiques, mécaniques et biologiques) maitrisées et optimisées. Dans cette optique, deux procédés innovants ont été mis en œuvre et étudiés : i) l’impression 3D, avec la stratégie d’élaborer des matériaux à gradient de fonctionnalité, ii) le frittage « basse température », avec l’idée de minimiser/contrôler la dégradation hydrolytique de la matrice. L’intérêt de ces deux procédés a été démontré par comparaison avec le procédé d’injection largement utilisé. Dans un premier temps, nous avons étudié le comportement rhéologique du PDLLA en présence de charges en modulant les facteurs de forme ainsi que la concentration de ces dernières. Les propriétés physico-chimiques, morphologiques et mécaniques ont été systématiquement étudiées. Le procédé d’impression multi-extrusion (3D) implique la compréhension de nombreux phénomènes physiques. Dans ce cadre, une approche visant à modéliser le procédé est proposé. Pour ce faire, nous avons utilisé les modèles théoriques basés sur les concepts de la reptation des polymères en milieu enchevêtré à l’état fondu, la théorie CCR « Convective Constrain Release » en viscoélasticité non-linéaire. L’effet des paramètres procédés (température, temps, vitesse d’impression…) a été étudié. Les résultats obtenus ont permis de proposer des systèmes composites modèles sous forme de matériaux multicouches à gradient de propriétés avec une fonctionnalité originale concernant la résistance à la dégradation. Quant au procédé de frittage thermique, une interprétation physique a été proposé en tenant compte de l’effet de la pression en plus de celui de la température sur le soudage des poudres polymère. En parallèle, les études du comportement in-vitro des biocomposites, ont permis de quantifier le rôle des fluides comme agent de plastification, ainsi que l’évolution des propriétés mécaniques et thermo-mécanique. Les résultats obtenus précisent également les vitesses de dégradation ainsi que le potentiel de ces matériaux pour favoriser la régénération osseuse.
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