thesis

Etude du vieillissement des prothèses vasculaires

Defense date:

Jan. 1, 2009

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Institution:

Mulhouse

Disciplines:

Mechanical engineering

Authors:

Directors:

Abstract EN:

Ageing mechanism has been investigated on polyethylene terephthalate (PET) fibres extracted from various vascular prostheses in order to identify the different modifications of the material's degradation. To obtain chemical and structural information about macromolecules, various techniques have been employed such as: Atomic force microscope (AFM), Fourier transform infrared (FTIR), titrated method and nuclear magnetic resonance spectroscopy (1H NMR). The homogeneity properties of the virgin and explanted prosthesis samples were tested, using atomic force microscope (AFM) and Fourier transform infrared (FTIR), to have an overview about the effect of mechanical and physical ageing. The FTIR analysis also shows the appearance of small crystallites in the amorphous zones but in a direction perpendicular to the fiber axis. An increase in the end-group quantities (COOH et OH) and therefore the number-average molecular weight at different ageing times compared to those obtained for the virgin was found using titrated method. This study revealed that the chemical ageing process causes the chain scission in macromolecules. Examination of a series of tH NMR spectra, proves that implantation involve a transformation of the original structure of fibres found in prostheses. These analyses revealed that PET failures in vascular prostheses are susceptible to hydrolysis during in vivo stay. Thus ail explants have suffered severe degradation, especially for texturized yarns, which can be explained by the chains rupture by hydrolysis and oxidative degradation. The degradation level of vascular prostheses does not directly dependent of duration of in-vivo stay.

Abstract FR:

Nous avons étudié les modifications qu'entraîne le vieillissement dans le corps humain sur des fibres en polyéthylène téréphtalate (PET) extraites des différentes prothèses vasculaires. Diverses techniques ont été utilisées pour obtenir des informations microstructurales, à savoir : le microscope à force atomique (AFM), la spectroscopie infrarouge (FTIR), le dosage chimique et la Résonnance Magnétique Nucléaire (RMN). Les propriétés d'homogénéité des prothèses vierges et explantées ont été examinées, en utilisant AFM et FTIR, pour avoir une vue d'ensemble sur l'effet du vieillissement mécanique et physique. De plus, l'analyse de FTIR prouve un taux de cristallinité supérieur pour tous les explants qui pouvait être dû à la formation de petites cristallites dans les zones amorphes et qui ne sont pas parfaitement orientées selon l'axe de la fibre. Le dosage chimique, nous a permis de montrer l'augmentation des groupements terminaux (COOH et OH) et la diminution du degré de polymérisation qui peuvent être justifiées par la rupture des chaînes macromoléculaires. L'examen de l'ensemble de spectres tH RMN, montre que l'implantation provoque une modification de la microstructure des fibres extraites des différentes prothèses. L'analyse de ce phénomène résulte du fait que le PET est susceptible à l'hydrolyse pendant le séjour in vivo. Ainsi, nous pouvons conclure que le vieillissement chimique provoque une forte dégradation des chaînes macromoléculaires par hydrolyse des liaisons esters. En outre, nous avons constaté que les fils texturés sont plus dégradés que les fils plats pour les différents explants et qu'aucune corrélation simple entre le temps d'implantation et la dégradation du polymère n'a été mise en évidence.