De nouvelles fonctionnalisations bioactives pour biomatériaux souples
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Abstract EN:
Vascular surgery is a real cure for cardiovascular circulatory diseases by replacing defective arteries with vascular substitutes. A large part of prostheses is today made of polyethylene terephthalate (PET) textile prosthetic tube. This type of prosthesis has been successful for large vessels (> 8 mm). However, when it is used to substitute small diameter arteries (< 6 mm), several premature complications might occur after biomaterial implantation and be fatal to the patient's life, such as infections, dilatation or thrombosis. The objective of this thesis is to improve the anti-thrombogenic properties of the surface of polyethylene terephthalate, by implementing effective, inexpensive functionalization methods that must also be easily applied in industrial scale. In order to respond to this issue, we opted for two opposite approaches: the first one aims to promote the selective endothelialization of the surface of the polyester prosthesis, while the second one aims to prevent the adhesion of any biological species, circulating in the physiological medium, on the biomaterial. Through these approaches, three properties have been modified on the surface of the polyethylene terephthalate PET fabric: hydrophobicity by hydrophilic functionalization, roughness by a polymeric coating in the shape of specific structures and ionic charge by grafting a polyquaternary polymer on the PET surface.In this context, the influence of the three functionalization methods on the mechanical characteristics and the surface properties of the treated fabrics was studied. The selective endothelialization of each developed substrate was evaluated by using human umbilical vein endothelial cells (HUVEC) and fibroblast cells. The affinity of blood platelets for these surfaces was also investigated. Through principal component analysis (PCA), this thesis highlights the correlations between cellular behavior and the different properties of polyethylene terephthalate fabric.
Abstract FR:
La chirurgie vasculaire constitue un véritable remède aux maladies cardiovasculaires circulatoires en remplaçant les artères défectueuses par des substituts vasculaires. Une part importante des prothèses est, aujourd’hui, constituée de tube prothétique en textile de polyéthylène téréphtalate (PET). Ce type de prothèses a donné de bon résultats pour les vaisseaux de grand calibre (> 8 mm). Mais quand il s’agit de substituer les artères de petit diamètre (< 6 mm), de nombreuses complications précoces pourraient survenir après implantation du biomatériau et être fatales pour la vie du patient, telles que les infections, la dilatation ou la thrombose rapide de la lumière prothétique. L’objectif de ce sujet de thèse est d’améliorer les propriétés anti-thrombogéniques de la surface du polyéthylène téréphtalate, en mettant en place des techniques de fonctionnalisation efficaces, peu onéreuses et facilement industrialisables. Pour résoudre cette problématique, nous avons opté pour deux approches complétement opposées : la première a pour but de favoriser l’endothélialisation sélective de la surface de la prothèse en polyester, alors que la seconde vise à empêcher l’adhésion de toute espèce biologique, circulant dans le milieu physiologique, sur le biomatériau. Au travers ces approches, trois propriétés ont été modifiées sur la surface du tissu en PET polyéthylène téréphtalate: l’hydrophobicité par une fonctionnalisation hydrophile, la rugosité par un revêtement polymérique sous forme de structures spécifiques et la charge ionique par le greffage d’un polymère polyquaternaire sur la surface du PET.Dans ce cadre, l’influence des trois méthodes de fonctionnalisation sur les caractéristiques mécaniques et les propriétés de surface des tissus traités a été étudiée. La sélectivité de l’endothélialisation de chaque substrat développé a été évaluée en utilisant des cellules endothéliales de la veine ombilicale humaine (HUVEC) et des cellules fibroblastiques. L’affinité des plaquettes sanguines vis-à-vis de ces surfaces a également été déterminé. A travers une analyse en composantes principales (ACP), cette thèse met en évidence les corrélations entre le comportement cellulaire et les différentes propriétés du polyéthylène téréphtalate.