Améliorer la santé grâce à des diagnostics et thérapies avancés
Développer une nouvelle génération de biocéramiques aux performances biologiques améliorées avec pour objectif de passer de dispositifs en céramique pour la réparation osseuse à des tissus artificiels, tout en s’appuyant sur une instrumentation biophotonique avancée basée sur la microscopie multiphotonique/vibrationnelle pour l’imagerie sans marquage.
Afin d’apporter de nouvelles réponses aux problématiques de santé publique, la recherche transdisciplinaire est actuellement en plein essor et devient le fondement de la médecine de demain. Dans ce contexte, le regroupement de compétences en physique, chimie, science des matériaux, mathématiques, informatique, biologie, pharmacie et médecine permettra l’émergence de nouvelles technologies de diagnostic et thérapeutiques pour des applications dans diverses disciplines médicales.
Plus précisément, la combinaison de l’expertise de l’IRCER en traitement et fonctionnalisation des biocéramiques à base de phosphate de calcium à celle d’XLIM en électromagnétisme, instrumentation pour la bioimagerie et analyse/traitement de données vise à développer une nouvelle génération de biocéramiques aux performances biologiques accrues. Au-delà du domaine d’application premier qu’est l’ingénierie osseuse, des retombées sont également attendues en chirurgie, oncologie ou dans les maladies chroniques.
Nous aborderons deux défis, chacun d’entre eux incluant la validation de plusieurs preuves de concept en vue d’études cliniques plus approfondies.
Le défi consiste à développer des dispositifs céramiques bio-électro-instructifs innovants pour des applications en ingénierie des tissus osseux. Des technologies de fabrication (comprenant la fabrication additive) et des techniques de caractérisation avancées seront mise en œuvre pour produire des dispositifs poreux («scaffolds») céramiques personnalisés avec un design chimique et architectural contrôlé. La stimulation par fonctionnalisation avec des molécules actives (par exemple, facteurs de croissance, protéines, antibiotiques…) et l’électrostimulation in vitro de l’ostéogenèse, de l’angiogenèse et de la croissance des tissus dans les céramiques sont également étudiées.
La modélisation et la simulation 3D des architectures («scaffolds»), en liaison avec les techniques et outils expérimentaux développés dans le cadre du défi 2, sont mises en œuvre pour optimiser le comportement et les performances mécaniques et biologiques ces dispositifs. La principale ambition de ce défi est de passer de dispositifs en céramique pour la réparation des os à des tissus artificiels.
Ce défi vise à mettre en place une instrumentation biophotonique avancée et basée sur la microscopie multiphotonique/vibrationnelle pour l’imagerie sans marquage. Ces technologies sont conçues dans le contexte de dispositifs biomédicaux, en portant une attention particulière à la nécessité d’étudier les phénomènes à l’interface entre le matériau céramique et les cellules vivantes.
Des outils analytiques et numériques complémentaires sont développés dans le contexte de l’imagerie hyperspectrale et/ou multimodale. La modélisation et la prédiction de processus biologiques sont également effectuées à l’aide d’algorithmes d’apprentissage automatique.
Ces technologies et outils sont conçus en relation avec le défi 1 pour l’analyse et la caractérisation de cellules et tissus vivants.
Au-delà de la chirurgie osseuse, la gestion de masses de données contextuelles (big data) est appliquée à la caractérisation de tout tissu vivant dans le temps (diagnostic du cancer et des pathologies chroniques).
Nos membres
31 membres permanents de l’IRCER et d’XLIM sont partiellement ou totalement impliqués dans ce flagship
Nos activités clés
- Biomatériaux et ingénierie osseuse
- Bioélectromagnétisme
- Biophotonique, bioimagerie
- Modélisation numérique, analyse de données, intelligence artificielle
