Comportement électrochimique des alliages biomédicaux exposés au liquide synovial humain

Les matériaux biomédicaux les plus largement utilisés sont les polymères, les céramiques et les métaux. Parmi ces matériaux, les métaux présentent une combinaison unique de résistance mécanique, de ténacité, de résistance à l'usure et de facilité de formage. Les métaux sont chimiquement réactifs lorsqu'ils entrent en contact avec des fluides corporels. Si certaines réactions sont les bienvenues, comme l'oxydation de surface assurant une protection contre la corrosion, d'autres réactions peuvent nuire au caractère biocompatible du matériau. La compréhension de ces réactions fait l'objet de plusieurs études. Les scientifiques de la corrosion tentent de caractériser la réaction de corrosion des métaux lorsqu'ils sont en contact avec des fluides corporels simulés afin de vérifier l'occurrence de mécanismes hypothétiques. Les biologistes examinent des produits de réaction spécifiques censés être libérés par les cellules lorsqu'ils sont mis en contact avec des surfaces structurées ou fonctionnalisées. Ces approches sont nécessaires mais aussi chronophages du fait de la complexité des mécanismes réactionnels possibles. En complément de ces approches déductives, nous proposons ici une approche inductive basée sur la mesure directe par analyse électrochimique, gravimétrique, spectrophotométrique et de surface de la réaction se produisant à l'interface entre des échantillons métalliques fonctionnalisés et des fluides corporels (synovies) directement extraits des patients.

L'objectif général de ce projet est de contribuer à développer une vision globale des réactions interfaciales se produisant sur les surfaces d'alliages biomédicaux exposées au liquide synovial humain et de les relier aux données cliniques. Ceci sera réalisé grâce à une collaboration entre chirurgiens et scientifiques de la corrosion. Le liquide synovial sera extrait des patients selon une procédure établie et transféré dans un laboratoire portatif de corrosion stérile situé à proximité de la salle de chirurgie. Là, la réaction de surface sera caractérisée à l'aide de méthodes électrochimiques déjà appliquées avec succès dans des études récentes menées par la même équipe. Nous intégrerons la microgravimétrie in-situ des cristaux de quartz et la spectroscopie Raman in-situ ainsi que les méthodes ex-situ. De plus, les surfaces métalliques seront fonctionnalisées chimiquement (mouillabilité, oxydation, charge de surface) afin d'influencer sélectivement les réactions spécifiques des composants des fluides corporels (c.-à-d. l'adsorption dépend de l'énergie de surface et de la mouillabilité tandis que les réactions Redox sont influencées par l'état d'oxydation de la surface. Les informations acquises seront comparées à l'état clinique du patient afin d'établir d'éventuelles corrélations entre la réactivité de l'interface et l'état du patient.