Biomatériaux quasi-périodiques architecturés pour les substituts osseux – QBone

Les tissus biologiques ont des propriétés mécaniques et fonctionnelles extrêmement difficiles à reproduire. Ce sont des matériaux intrinsèquement multi-échelles, hiérarchiques, architecturés et hétérogènes, et leurs caractéristiques exceptionnelles sont le résultat d'un arrangement des constituants de base à différentes échelles. Lorsque ces tissus doivent être remplacés ou réparés, par exemple dans le cas de défauts osseux après un trauma, la pratique courante consiste à atteindre un facteur de sécurité élevé en utilisant des matériaux constitutifs plus rigides que ceux utilisés en nature (titane). Cela entraîne des effets indésirables tels qu'une répartition inégale de la charge qui peut conduire à une perte osseuse. Il a été démontré que l'utilisation d'implants poreux réduit ce problème. En général, les substituts osseux poreux se répartissent en deux catégories : (1) les matériaux aléatoires (mousses) et (2) les matériaux périodiques. Il est intéressant de noter que l'ordre quasi-périodique, une généralisation de la périodicité issue de l'étude des quasi-cristaux, permet de combiner les avantages des deux catégories, tout en conservant une architecture déterministe. En effet, le désordre local induit une bonne ténacité, tout en permettant la diffraction des phonons et donc la présence de bandes interdites comme signature acoustique.
Les principaux objectifs de QBone sont les suivants : développer un cadre méthodologique pour modéliser et optimiser la conception de scaffolds osseux à architecture quasi-périodique ; optimiser la signature acoustique des scaffolds osseux afin d'en améliorer la caractérisation et le suivi ; et évaluer les capacités d'ostéointégration de ces scaffolds à architecture optimisée au moyen de tests in vivo.
La percée du projet réside dans la valeur ajoutée qu'il offre par rapport aux essais destructifs classiques, en permettant des évaluations répétées et une analyse à long terme tout en préservant l'intégrité structurelle des implants.