Influence des propriétés rhéologiques et des paramètres d’extrusion sur les structures créées par bio-impression 3D

Résumé

La bio-impression 3D par extrusion est un domaine en pleine expansion, pour lequel il faut optimiser les matériaux servant de « bioencre », qui sont généralement des hydrogels. L’objectif de cette maitrise est de proposer des méthodes rhéologiques permettant de comparer les hydrogels entre eux et de mieux prédire leur comportement lors de l’impression, Nous avons étudié 3 propriétés rhéologiques : la capacité de récupération (« recovery »), la contrainte d’écoulement et le caractère rhéofluidifiant. Ces propriétés ont été observées sur 3 formulations d’hydrogels à base de chitosane ainsi qu’une formulation à base d’alginate qui est déjà utilisée pour la bio-impression 3D et sert de contrôle positif. Tout d’abord, l’effet des paramètres d’extrusion tels que le débit, la vitesse de déplacement de la buse, le diamètre d’extrusion et la hauteur d’extrusion sur la qualité des filaments extrudés ont été analysés sur une formulation. Tel qu’attendu, l’augmentation de la quantité de matière déposée par unité de distance (donc l’augmentation du débit ou la diminution de la vitesse de déplacement de la buse) augmente la largeur des filaments déposés. L’effet de la hauteur de déposition est moins évident, car ce paramètre doit être sélectionné en fonction des autres pour permettre l’extrusion de filaments minces, continus et uniformes. Dans un deuxième temps, les données rhéologiques ont été mesurées et une étude de corrélation a été tentée avec les résultats d’impression, notamment la fidélité d’impression et la largeur des filaments. Contrairement à la littérature, le pourcentage de récupération n’est pas identifié comme étant un paramètre déterminant. Par contre, la viscosité pré-extrusion a une assez bonne corrélation inversement proportionnelle avec la largeur des filaments. L’hydrogel d’alginate-gélatine a donné les meilleurs résultats. Du côté des gels de chitosane, le manque de reproductibilité et la faible capacité à supporter plusieurs couches de gel pré-gélification affecte son potentiel. Les résultats suggèrent que l’étude des propriétés rhéologiques peuvent aider à déterminer la capacité d’un gel à être utilisé pour la bio-impression par extrusion. Par contre, les tests doivent être modifiés pour permettre une meilleure analyse de gels thermosensibles tel que le chitosane et pour uniformiser les résultats.

Date	17 août 2021
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Sophie Lerouge (Directeur(-trice))