THESE CEA LITEN - Substrats PLA pour l'élaboration de microaiguilles

Topic description

La libération transdermale et contrôlée de principes actifs, ou le prélèvement de fluides biologiques pour l’analyse par des systèmes portés, nécessitent de disposer de patchs de microaiguilles d’environ 1 mm de hauteur et d’environ µm de diamètre, afin de limiter l’invasivité des dispositifs médicaux (DM).

Ces microaiguilles sont classiquement fabriquées par coulage dans des moules en silicone, mais d’autres procédés sont à l’étude pour améliorer le design de ces DM (e.

g. formes creuses) ou encore augmenter les cadences de production. Par exemple, des feuillets de polylactide (PLA), matériau thermoplastique biosourcé, biocompatible et biorésorbable, peuvent être utilisés pour fabriquer des microaiguilles par le procédé de thermoformage.

Néanmoins, les propriétés mécaniques et les cinétiques de biorésorption de ces microaiguilles nécessitent d’être optimisées, afin de traverser aisément les tissus biologiques et de moduler à façon la biodégradabilité.

Dans ce but , le doctorant travaillera sur l’élaboration de formulations de PLA permettant (i) d’optimiser les propriétés de cristallisation sous contrainte du matériau, afin de rigidifier le matériau durant le procédé de thermoformage, et de moduler (ii) les cinétiques de biodégradabilité du matériau en milieu biologique, et (iii) la porosité des microaiguilles.

En particulier, l’intégration d’agents nucléants et la synthèse de stéréocomplexes de PLA sont envisagées pour moduler les propriétés de cristallisation sous contrainte du matériau, qui seront caractérisées par Diffusion des Rayons X aux petits angles (SAXS).

En parallèle, le doctorant travaillera sur des procédés de post-traitement permettant de modifier localement l’énergie de surface du PLA.

The transdermal and controlled release of active substances, or the sampling of biological fluids for analysis by carried systems, requires the availability of patches of microneedles approximately 1 mm in height and µm in diameter, in order to limit the invasiveness of medical devices (MDs).

These microneedles are conventionally manufactured by casting in silicone moulds, but other processes are being studied in order to improve the design of these MDs (e.

g. hollow shapes) or to increase production rates. For example, sheets of polylactide (PLA), a biobased, biocompatible and bioabsorbable thermoplastic material, can be used to manufacture microneedles by the thermoforming process.

Nevertheless, the mechanical properties and bioresorption kinetics of these microneedles need to be optimized, in order to easily cross biological tissues and modulate biodegradability.

To this end, the PhD student will work on the development of PLA formulations allowing (i) to optimize the stress crystallization properties of the material, in order to stiffen the material during thermoforming, and to modulate (ii) the biodegradability kinetics of the material in a biological medium, and (iii) the porosity of the microneedles .

The impact of the incorporation of nucleating agents and PLA stereocomplex on the material stress crystallisation properties, will be characterized by Small-Angle X-rays Scattering (SAXS).

In parallel, the PhD student will focus on post-processing processes to locally modify the surface energy of the PLA.

Starting date

10-01

Funding category

Public funding alone (i.e. government, region, European, international organization research grant)

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