Tissue Engineering for Periodontal Ligament Regeneration: Biomechanical Specifications

The periodontal biomechanical environment is very difficult to investigate. By the complex geometry and composition of the periodontal ligament, its mechanical behavior is very dependent on the type of loading (compressive vs. tensile loading; static vs. cyclic loading; uniaxial vs. multiaxial) and the location around the root (cervical, middle, or apical). These different aspects of the periodontal ligament make it difficult to develop a functional biomaterial to treat periodontal attachment due to periodontal diseases. This review aims to describe the structural and biomechanical properties of the periodontal ligament. Particular importance is placed in the close interrelationship that exists between structure and biomechanics: the periodontal ligament structural organization is specific to its biomechanical environment, and its biomechanical properties are specific to its structural arrangement. This balance between structure and biomechanics can be explained by a mechanosensitive periodontal cellular activity. These specifications have to be considered in the further tissue engineering strategies for the development of an efficient biomaterial for periodontal tissues regeneration

Caractérisation à l'usure du couple céramique-céramique utilisé dans les prothèses totales de hanche

L'arthroplastie totale de la hanche représente une solution efficace pour les maladies osseuses et ostéo-articulaires. Plusieurs biomatériaux sont actuellement utilisés comme les aciers inoxydables, les polymères, les céramiques... Un nouveau composite est récemment introduit en orthopédie afin de réunir les avantages de l'alumine (Al2O3) et de la zircone (ZrO2). Notre étude consiste à l'amélioration de la durée de vie des prothèses. Cette amélioration commence par la caractérisation des origines du dysfonctionnement, le phénomène d'usure, la résistance à la fatigue et principalement le « squeaking » dans le cas des prothèses en biocéramiques. Cette étude porte sur une expertise d'une PTH fabriquées avec un couple céramique-céramique en particulier la composite BIOLOX delta. Cette prothèse est étudiée dans les conditions in vivo et récupérée d'un patient très actif après six mois de pose. La caractérisation des surfaces de contact est effectuée à l'aide de la Microscopie Electronique à Balayage (MEB) et la microscopie numérique VHX. Ces observations ont permis d'identifier les zones d'endommagement et/ou l'usure sous forme des stries et arrachement des particules dans le cas de la tête et dépôt de matière sur la cupule des PTH.

Tribocorrosion behavior of β-type Ti-Nb-Ga alloys in a physiological solution

Tribo-electrochemical behavior in physiological solution of two β-type (100-x)(Ti-45Nb)-xGa (x = 4, 8 wt%) alloys, alongside β-Ti-45Nb and medical grade Ti-6Al-4V ELI, was investigated. Microstructure and mechanical behavior were evaluated by X-ray diffraction, microhardness and ultrasonic method. Tribocorrosion tests (open circuit potential, anodic potentiostatic tests) were performed using a reciprocating pin-on-disk tribometer under constant load. Degradation mechanisms are similar for the alloys: plastic deformation, delamination, abrasive and adhesive wear. Among the β-Ti-Nb alloys, an improved wear resistance with lower damage was remarked for β-92(Ti-45Nb)-8Ga alloy, attributed to increased microhardness. Content of Ga3+ ions released in the test solutions were found to be in very low amounts (few ppb). Addition of Ga to Ti-45Nb resulted in improved corrosion resistance under mechanical loading

Modèle bio-tribologique des articulations (rôle mécanique et physicochimique des assemblages moléculaires du fluide synovial)

Le but de ce travail est l'analyse du rôle des assemblages moléculaires du fluide synovial dans le fonctionnement tribologique d'une articulation naturelle saine et prothésée. Pour cela un modèle ex vivo réaliste reproduisant les caractéristiques mécaniques et physicochimiques d'une articulation naturelle a été conçu et exploité. Ce modèle reconstitue aussi ex vivo les propriétés mécaniques et physico-chimiques des cartilages articulaires en utilisant un matériau polymérique de type hydrogel. Le modèle reconstitue aussi ex vivo les assemblages moléculaires du fluide synovial (multicouches lipidiques et vésicules du gel synovial) en utilisant des techniques de physique nanostructurale comme le dépôt lipidique par éclatement de vésicules et par la co-adsorption des micelles, la fabrication des liposomes et la microscopie de force atomique. L'évolution de ces assemblages moléculaires est visualisée in situ, au cours d'essais de frottement, par microscopie optique en fluorescence obtenue avec des marqueurs moléculaires. Les résultats expérimentaux corrélés avec un modèle numérique des multicouches lipidiques (dynamique moléculaire) permettent de localiser où et comment s'effectue le glissement dans les assemblages moléculaires de la synovie ce qui contribue à expliquer l'origine des valeurs de frottement mesurées. Par exemple, si le glissement se localise dans le gel synovial le coefficient de frottement est de 0.15, alors qu'il n'est que de 0.0015 lorsqu'il se localise dans les multicouches lipidiques. Sur le plan appliqué, d'autres résultats montrent que l'hydrogel, simulant le cartilage, favorise la formation et le maintien des multicouches lipidiques, ce qui n'est pas le cas de l'acier et le polyéthylène des implants. Cela permet d'expliquer les différences de comportement tribologique dans les deux cas. Enfin, la mise en évidence d'une interdépendance entre les propriétés mécaniques et les propriétés physicochimiques de l'hydrogel a été exploitée pour comprendre des phénomènes mécaniques (variation du module d'élasticité, usure, ...) liées à l'évolution des pathologiesThe aim of this work is to analyse the role of the molecular assemblies of the synovial fluid in the tribological function of a healthy or prosthetic natural joint. For that, it was conceived and used a realistic ex vivo model capable of reproducing the mechanical and physiochemical characteristics of the natural joint. This model reconstitutes: the properties of articular cartilage using polymeric materials like hydrogels. The structures associated with synovial fluid (lipid multilayer and synovial gel vehicles) using nanostructural physics techniques as lipidic deposit by bursting of blisters and co adsorption of micelles, fabrication of liposomes and atomic force microscopy. The evolution of these molecular assemblies during friction tests is visualized in situ using fluorescence microscopy and fluorescents molecular markers. The experimental results correlated with a numerical model for the lipidic multilayer allow locating where and how carried out the velocity accommodation between the molecular assemblies of synovial fluid in order to explain the origins of the values obtained after friction force measurements. As an example, if the velocity accommodation is localized in the synovial gel, friction coefficient is 0.15, whereas it is just 0.0015 when the accommodation is localized between the lipidic multilayer. As for applications, others results showed that the hydrogel, used as articular cartilage model, favors the formation and preservation of lipidic multilayer, but this is not the case for the implants materials such as stainless steel and polyethylene.VILLEURBANNE-DOC'INSA LYON (692662301) / SudocSudocFranceF

CROSSLINKED MALEIC ANHYDRIDE COPOLYMERS MICROSPHERES FOR DYE ADSORPTION

International audienc

ETUDES DES PROPRIETES MECANIQUES DES MEMBRANES PHOSPHOLIPIDIQUES PAR MICROSCOPIE A FORCE ATOMIQUE

International audienceLa résistance mécanique des bicouches lipidiques à l'indentation est mesurée par AFM. Il a été prouvé que cette technique donne des informations expérimentales précieuses sur les forces d'interactions et le comportement mécanique des bicouches lipidiques supportées avec des résolutions nanométriques et nano newtoniennes. Les bicouches de DOPC préparées dans l'eau ultra-pure ne résistent pas à une force d'indentation d'environ 1nN exercée par la pointe AFM. En présence d'un tampon TRIS pH 7.4, les bicouches résistent à plus de 25nN de force. Les ions ont aussi un rôle important sur l'intégrité des bicouches mais moins que celui du pH. Ces résultats sont cohérents avec ceux obtenus en parallèle avec des mesures de coefficient de friction à l'aide d'un tribomètre original entre surfaces couvertes des mêmes bicouches lipidiques

Effect of ions on the interactions of glass nanoparticles with monolayer lung surfactant. Applications for the study of inhaled airborne wear particles

International audienceEvery year in France, by the wear of the brake pads of small cars, 9000 tons of airborne particles smaller than 2.5 microns are released in the environement and react with the human body, such as starting to show a few studies on the increase number of lung diseases caused by airborne wear particles. These inhaled particles will deposit along the lung airways were they are retained by lung surfactant (LS), meaning that the structure and function of LS may be greatly affected by these particles. LS is a complex structure constituted by phospholipids (90%) and protein (10% SP-A, SP-B, SP-C, SP-D) with two majors roles: to reduce the surface tension avoiding the pulmonary-alveoli collapse, and to act as a barrier against inhaled particles and pathogens. Its dysfunctions lead to severe pathologies like acute respiratory distress syndrome (ARDS) often fatal. Recent studies showed a high influence of nanoparticles (NPs) on pressure response of DPPC monolayer. In this context our study aims to better understand the interactions mechanism of size controlled spherical glass nanoparticles with complex lipid mixture of LS

Tribological Analysis of UHMWPE Tibial Implants in Unicompartmental Knee Replacements: From Retrieved to In Vitro Studies

International audienc

Wear Behavior of a New Titanium Alloy in Biological Conditions

International audienceEngineers, biologists and surgeons face a special task when they design procedures, components and systems to replace damaged tissues beyond any limits, caused by disease or trauma. This paper studies the tribological behavior of a new titanium alloy, Ti12Mo that can be used in the future for joint implants