Prothèse biomimétique architecturée à base de structures lattices pour une réplication précise de la mécanique multiaxiale du disque intervertébral – BIOPRIME

Malgré l'évolution remarquable des prothèses de disque intervertébral au cours des dernières années, celles-ci restent à ce jour, les solutions les moins appréciées par les chirurgiens et les patients pour le traitement des disques endommagés. Les prothèses existantes ne sont pas encore capables de mimer de nombreuses propriétés mécaniques du disque naturel telles que l'auxétisme et l'absorption d'énergie ainsi que leur dépendance régionale. Cela ne leur permet pas de reproduire un comportement mécanique correct et affecte l’état post-opératoire des patients soignés. L'objectif du projet actuel est de développer de nouvelles prothèses bioinspirées à base de structures lattices, capables de remplacer les disques naturels endommagés. Inspirés de la structure réelle du disque intervertébral, la forme et les matériaux utilisés pour concevoir et créer les prothèses doivent reproduire parfaitement la réponse mécanique des tissus mous du disque en termes de dépendance régionale, de rigidités axiale-circonférentielle et de caractéristiques d’amortissement liées aux propriétés viscoélastiques et auxétiques. Le comportement mécanique des nouvelles conceptions sera maîtrisé rationnellement en adaptant la mésostructure et la microstructure du matériau utilisé. De nouvelles structures cellulaires seront conçues pour ajouter des propriétés mécaniques complexes à la prothèse telles que l'auxétisme et l'absorption d'énergie. Des matériaux à base de polymères biocompatibles seront utilisés pour assurer une adaptation optimale avec l'environnement physiologique du corps humain. La meilleure combinaison structure/matériau avec les propriétés mécaniques les plus réalistes sera sélectionnée pour remplacer chaque région du disque dans les prothèses conçues. Les capacités biomimétiques de ces prothèses seront testées via des simulations numériques puis comparées à celles du vrai disque. Une fois validés in silico, les nouveaux designs seront imprimés en 3D, puis testés expérimentalement.