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Dispositifs d'essai pour biomatériaux naturels et artificiels

La dĂ©termination des grandeurs caractĂ©ristiques sur biomatĂ©riaux naturels est nĂ©cessaire au dĂ©veloppement des implants. 

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  • Brochure sur le secteur d’activitĂ©: Industrie mĂ©dicale PDF 6 MO

Essai de chargement sur fémur humain avec jauges de contrainte collées

L'essai est rĂ©alisĂ© pour dĂ©terminer dans quelle mesure un implant endoprothĂ©sique raidit l'os et crĂ©e de ce fait un effet de protection par contrainte de l'os. Un fĂ©mur humain est placĂ© pour ce faire dans une AllroundLine ZwickRoell 20 kN. Des paliers horizontaux avec coussinets sphĂ©riques ont pour but d'Ă©liminer les forces transverses. La tĂȘte du fĂ©mur est alors chargĂ©e dans axialement. Les jauges de contrainte appliquĂ©es sur la surface de l'os permettent de comparer la contrainte de surface sur le fĂ©mur avant et aprĂšs implantation de la prothĂšse. 

Essai de chargement sur l'articulation d'un genou humain

Un montage d'essai adapté à la charge permet de déterminer les forces générées dans l'articulation du genou.

Essai de flexion sur os de mouton

Cet essai de flexion 3 points sur os de mouton est destiné à déterminer la résistance à flexion aprÚs la cicatrisation d'une fracture osseuse. Pour ce faire, un os cicatrisé aprÚs fracture est fixé ou enrobé à ses extrémités dans les appuis. La charge est appliquée à l'aide d'une machine d'essai zwickiLine 0,5 kN. Grùce à une mùchoire conçue pour permettre une rotation de l'os dans un angle défini, le systÚme peut déterminer la résistance à la flexion sur toute la circonférence de l'os. Les valeurs caractéristiques ainsi obtenues sont utilisées dans une simulation par éléments finis (FEM) du comportement cicatriciel de fracture osseuse.

Exploitation propriĂ©tĂ©s mĂ©caniques (rĂ©sistance Ă  la compression et/ou au fluage) des Ă©chafaudages (“Scaffolds”) dans le domaine de l'ingĂ©nierie tissulaire.

La recherche sur les biomatĂ©riaux exige que l'environnement d’essai corresponde autant que possible aux conditions rĂ©elles. Pour cette raison, les essais effectuĂ©s dans ce domaine seront de prĂ©fĂ©rence rĂ©alisĂ©s en bains de fluide ou incubateurs complets. Dans cette application, des cellules de moelle osseuse sont appliquĂ©es sur un matĂ©riau support et cultivĂ©es dans un nutriment liquide sous simulation mĂ©canique cyclique. 

Pour ce faire, une tempĂ©rature ambiante de 37 °C, une humiditĂ© de l'air de 100% et une sollicitation cyclique (utilisant une machine d'essai ZwickRoell avec vĂ©rin d'essai Ă©lectromĂ©canique) sous de trĂšs petites forces sont nĂ©cessaires. Un poinçon introduit par le haut de l'incubateur applique la force requise sur l'Ă©prouvette. Les Ă©chantillons sont immergĂ©s dans le nutriment liquide, sous un flux de CO2 ou N2 (5 - 8 %), pour ajuster la valeur de pH. Les allongements se situent entre 30 et 100 ÎŒm. 

Pour les essais sur substituts osseu pour le genou, une sollicitation cyclique avec allongements plus grands que =1 ”m stimule - in vitro - les biomatĂ©riaux support (matrice ou Scaffolds) peuplĂ©s de cellules osseuses. Ces substituts osseux sont utilisĂ©s pour favoriser la guĂ©rison des fractures ou la croissance de cellules osseuses ou tissulaires sur implants. Cette technique permet d'Ă©viter les prĂ©lĂšvements d'os auto-gĂšne dans d'autres endroits du squelette du patient. 

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