Offre de Thèse : Hydrogels et aérogels nanocomposites biosourcés pour des applications ostéo-articulaires.

    THÈSE CEMEF 2022 : Hydrogels et aérogels nanocomposites biosourcés pour des applications ostéo-articulaires.

    Objectif général

    L'objectif du projet est de préparer des hydrogels et des aérogels (c'est-à-dire des réseaux de polymères humides et secs) comme matrices d'ingénierie tissulaire résorbables et dont les caractéristiques chimiques, microstructurales et mécaniques peuvent être ajustées pour répondre aux besoins des applications ostéo-articulaires ciblées.

    Contexte

    Les pathologies ostéo-articulaires, telles que l'arthrose, figurent parmi les principales causes d'invalidité et de perte de qualité de vie dans le monde. Il convient donc de proposer des traitements pour répondre globalement à l'endommagement ou à la dégénérescence des tissus ostéo-articulaires. L'amélioration des thérapies existantes repose sur le développement de matériaux innovants offrant aux cliniciens de nouvelles solutions pour la reconstruction de ces tissus. Nous proposons de développer dans le cadre de ce projet des matériaux multifonctionnels hydratés, biodégradables, présentant des propriétés mécaniques adaptées et capables d'apporter une solution thérapeutique aux défis cliniques.

    Présentation détaillée

    Les biomatériaux seront fabriqués en combinant des matrices de polymères biosourcés et des charges inorganiques favorisant l'ostéo-intégration. Les travaux consisteront en la formulation, la fabrication de gels et d'aérogels et leur caractérisation (propriétés rhéologiques et mécaniques, porosité, morphologie) et l'évaluation à des fins biomédicales de ces nouveaux matériaux (concernant leur innocuité en terme de cytotoxicité notamment). Des outils de modélisation, y compris numérique et multi-échelle, seront utilisés à des fins d'optimisation des microstructures. Ce projet est hautement interdisciplinaire. Il se situe en effet à l'interface entre la science des matériaux, la modélisation numérique et les applications biomédicales. Le projet sera réalisé dans deux laboratoires : (1) la majorité du travail sera effectuée au Centre de Mise en Forme des Matériaux (CEMEF) de Mines Paris, qui possède une expertise significative dans le traitement, la mise en forme et la modélisation des matériaux (notamment à base de polymères), y compris les hydrogels et aérogels biosourcés, et (2) des séjours sont prévus au Centre d'Ingénierie de la Santé de Mines Saint-Étienne, qui possède une grande expérience dans l'évaluation biologique des biomatériaux pour des applications ostéo-articulaires.

    Références bibliographiques :
    - C. Chartier, S. Buwalda, … T. Budtova, “Tuning the properties of porous chitosan: Aerogels and cryogels”, International Journal of Biological Macromolecules 202, 215–223 (2022)
    - S. Buwalda, ..., W.E. Hennink, “Hydrogels in a historical perspective - From simple networks to smart materials” Journal of Controlled Release 190, 254–273 (2014)
    - Y. Boussès, N. Brulat-Bouchard, P.-O. Bouchard, Y. Tillier, “A numerical, theoretical and experimental study of the effect of thermocycling on the matrix-filler interface of dental restorative materials”, Dental Materials 37, 772–782 (2021)


    Profil et compétences recherchés

    Connaissances en science des matériaux/des polymères ainsi qu’un minimum d’intérêt et de connaissances pour la modélisation numérique ; maîtrise de l'anglais ; grande motivation ; proactivité ; Titulaire d’un diplôme d’ingénieur ou de Master 2


    Postuler à cette offre de thèse

    Informations générales

    • Thème/Domaine : Mécanique Numérique et Matériaux
    • Collaboration : Collaboration entre le CEMEF (Mines Paris-PSL, Sophia Antipolis) et le Centre d'Ingénierie de la Santé (Mines Saint-Étienne).
    • Lieu de travail : Principalement au CEMEF, Sophia Antipolis (Site de Mines Paris-PSL) et quelques séjours Saint-Étienne (France).
    • Mots clés : Polymères, gels, propriétés physico-chimiques et mécaniques, biomatériaux, modélisation numérique, applications ostéo-articulaires
    • Durée de contrat : 3 ans à partir d'octobre 2022
    • Financement : Projet financé par l'institut Carnot M.I.N.E.S.

    Direction et encadrement

    • Equipes de recherche :Polymères et composites bio-sourcés – BIO ; Mécanique Numérique des Solides – CSM
    • Encadrants :
      Directeurs de thèse : Dr T. Budtova, Dr Y. Tillier
      Co-encadrants : Dr S. Buwalda, Dr D. Eglin (Mines Saint-Étienne)

    Consignes pour candidater

    les papiers requis pour postuler :

    • CV détaillé
    • Lettre de motivation
    • Deux lettres de recommandation
    • Relevés de notes des trois dernières années et classement dans la promotion

    Description du sujet

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