Degand Simon

Création de surfaces présentant des nanohétérogénéités de type mécanique pour la maîtrise des interactions cellule-matériau

Projet de recherche de Simon Degand

Ingénieur chimiste et des bio-industries
Doctorant depuis octobre 2008
Unité de chimie des interfaces (C. Dupont-Gillain)

Le développement de nouveaux biomatériaux repose sur la création de surfaces permettant de maîtriser les interactions cellule-matériau. Les cellules réagissent principalement à trois types de signaux physico-chimiques : la chimie de surface, la topographie et les aspects mécaniques. Les influences de ces deux premiers facteurs sont actuellement étudiées et commencent à être compris. Le but de ce projet est de créer des surfaces présentant des nanohétérogénéités de type mécanique en gardant la chimie de surface et la topographie constantes, de caractériser ces surfaces et enfin d’étudier leurs effets sur le comportement de différents types cellulaires.

Le principe général pour la création de ces surfaces est de créer des surfaces présentant des nanostructures rigides de type topographique et de les recouvrir d’une couche mince et plane d’un matériau mou. Ce dernier assurera une chimie de surface constante ainsi qu’une absence de contraste topographique. Cependant, la présence d’une structure rigide sous-jacente procurera un contraste mécanique en surface.
Deux méthodes ont été retenues pour élaborer ces surfaces nanostructurées. La première consiste au dépôt de billes d’or sur une surface de verre et au recouvrement de ce relief par un mince film de PDMS. Dans la seconde méthode, un contraste topographique sera créé sur une plaque de Si par lithographie électronique et la plaque de Si est ensuite recouverte de PDMS.

Les surfaces élaborées seront caractérisées par microscopie à force atomique (AFM) et spectroscopie de photoélectron (XPS). L’AFM en mode contact sera utilisé pour confirmer l’absence de relief. Les mesures par XPS assureront que la chimie de surface est constante. Finalement, les nanohétérogénéités mécaniques seront évaluées par AFM en mode tapping.

L'effet des propriétés de surface sur le comportement cellulaire pouvant fortement dépendre du type cellulaire envisagé, nous commencerons par soumettre les surfaces créées à différents types cellulaires présentant un intérêt dans le domaine des biomatériaux (cellules endothéliales, fibroblastes, neurones, ostéoblastes). En fonction des résultats de cette phase exploratoire, nous nous concentrerons sur un type cellulaire choisi, en mettant l'accent sur la différenciation cellulaire au contact des surfaces nanostructurées.