Descriptif
Les biomatériaux, matériaux synthétiques ou vivants utilisables à des fins médicales, sont un pilier dans l’évolution de la médecine moderne. Présents à chaque étape de la chaine de soin, ils représentent des défis majeurs pour l’accès à une médecine personnalisée, in situ, et régénératrice. Dans ce contexte, le cours s’attachera à fournir un socle solide sur l’un des aspects majeurs du développement de biotechnologies : le choix des matériaux dans le domaine médical, la relation des organismes biologiques aux matériaux et l’intégration des matériaux au vivant. Ce cours à la frontière de la mécanique, la chimie et la biologie permettra aux étudiants une compréhension globale des problématiques du domaine, de ses développements futurs, ainsi qu’une expérience concrète des biomatériaux d’aujourd’hui.
Objectifs pédagogiques
Objectifs pédagogiques
- Connaitre les comportements mécaniques et variations chimiques des biomatériaux couramment employés
- Comprendre les principes d’intégration biologique et de réponse immunitaire
- Être familier des méthodes de manufacture des matériaux médicaux
- Pouvoir identifier les matériaux susceptibles de convenir au design d’une nouvelle application médicale
Diplôme(s) concerné(s)
Parcours de rattachement
Format des notes
Numérique sur 20Pour les étudiants du diplôme Inside ENSTA Paris
Pour les étudiants du diplôme Diplôme d'Ingénieur de l'Ecole Nationale Supérieure de Techniques Avancées
Le rattrapage est autorisé (Note de rattrapage conservée)Programme détaillé
- Introduction au concept de biomatériaux. Résumé historique et évolution des biomatériaux. Introduction des sujets qui seront abordés dans le cours, avec la notion de biomatériaux passifs/actifs et naturels/artificiels etc. Rappel de mécanique du solide continu.
- Biométaux. Rappel propriétés de l’os et cartilage. Caractérisation des propriétés mécaniques, composition chimiques et procédé de manufacture et mise en forme des métaux. Métaux actifs, introduction à la corrosion.
- Biocéramique (hydroxyapatite, phosphate de calcium, …). Céramiques actives, inertes, et résorbables. Propriétés mécaniques et applications (dentaires, orthopédiques, …). Procédés de manufacture.
- Biopolymères et composites. Rappel sur l’hyper-élasticité, la viscosité. Structure des polymères et propriétés mécaniques, confection d’hydrogels, tendons artificiels, peau artificielle, ingénierie tissulaire.
- Usure et dégradation. Rappels de tribologie et de rupture des matériaux. Type de particules, type de dégradation : oxydation, corrosion et frottements. Polymère antioxydants, et biodégradabilité. Réponse du système immunitaire. Infection et inflammation, des macrophages à la fibrose.
- Bioactivité des matériaux. Phénomènes de bioadhésion, absorption de protéines, et composites cellularisés. Administration de médicaments et cinétique de relargage, biomatériaux magnétiques, utilisation de nanoparticules, origamis métalliques.
Approche pédagogique
- 50% cours en classe, complété par des recherches à faire sur un sujet d’une séance à l’autre. Une présentation d’article préparée à la maison sera faite par groupe devant la classe.
- 50% projet en groupe sous supervision pour s’approprier les matériaux, les méthodes de caractérisation.
Keywords
Biomatériaux - Inflammation – réponse immunitaire – matériaux intelligents – hydrogels – alliages métalliques – médecine régénérative – implants
Modalités d’acquisition (MCC)
50% d’examen final oral, calculatrice autorisée
50% suivi continu
Quizz de cours 10%
Présentation d’articles 20%
Homeworks 70%
Effectif
5-40
Nombre d’heures en présentiel
100%
Nombre de blocs
8
Equipe d’ingénierie pédagogique
Chloé Techens
Langage
Anglais
