Optomécanique de microcapsules plasmoniques nanostructurées utilisées comme capteurs de contrainte/déformation – CHROMA

Dans un contexte de vieillissement de la population, les progrès de la médecine et du génie biomédical, ont permis la mise au point d’implants biomédicaux de plus en plus sophistiqués. En France, par exemple, le nombre total de prothèses du genou a augmenté de 33 % entre 2008 et 2013. Si la biocompatibilité et la longévité des matériaux se sont améliorées, la sophistication et l'adaptation spécifique des implants aux individus est encore limitée par la technologie actuelle d'imagerie médicale qui ne permet pas d'effectuer des mesures in vivo précises des déformations mécaniques dans les tissus humains. La compréhension du comportement mécanique des tissus sains et malades permettra, non seulement la conception d'implants mieux intégrés, mais aussi l'amélioration du diagnostic et la personnalisation des traitements. Le projet CHROMA porte sur le développement et la mise à l'essai de nouveaux capteurs potentiellement implantables qui sont sensibles aux déformations et aux forces, simples à mettre en œuvre et à utiliser, et peu invasifs. Le principe des capteurs repose sur leur structure à l'échelle nanométrique qui leur confère des propriétés optomécaniques uniques. Les partenaires de CHROMA concevront des microcapsules qui émettent un signal de fluorescence dans l’infrarouge en fonction de leur déformation. Travailler dans cette plage du spectre permet la détection de la déformation à travers des tissus diffusants. Les partenaires synthétiseront les nouvelles microcapsules, étudieront les lois mécaniques constitutives des microcapsules par des approches expérimentales et numériques, et caractériseront leurs propriétés optiques et thermiques. Enfin, ils testeront ces microcapteurs dans des matrices de polymères diffusantes. Pour ce faire, CHROMA réunit deux équipes de spécialistes de simulations numériques et d'expérimentateurs, qui combineront leurs compétences complémentaires en nanotechnologie, matière molle, optique expérimentale et théorique, mécanique théorique des solides pour étudier cette nouvelle classe de capteurs. Un doctorant sera recruté pour concevoir, synthétiser les nouvelles microcapsules et étudier leur propriétés optomécaniques. Un postdoctorant effectuera des simulations sur la mécanique des microcapsules. Le soutien au projet CHROMA permettra de consolider un consortium interdisciplinaire et de former des étudiants doctorant et postdoctorant à la recherche fondamentale avec une vision claire de ses applications.