Etude sur les propriétés d’adhérence des revêtements fluorocarbonés déposés par plasma

Etude sur les propriétés d’adhérence des revêtements fluorocarbonés déposés par plasma

Maladies cardiovasculaires 

Généralités et statistiques

 Les décès liés aux maladies cardiovasculaires (CVD) affectent une partie importante de la population mondiale. En 2005, l’organisation mondiale de la santé (OMS) estimait que 17,5 millions de personnes sont décédées à la suite de maladies cardiovasculaires, ce qui représente environ 20% de la mortalité mondiale [22]. Ces maladies sont accentuées par plusieurs facteurs de risques notamment, le tabagisme, le cholestérol, le diabète, une tension artérielle élevée, l’obésité, l’inactivité ainsi qu’une alimentation riche en graisses [23]. Le taux de mortalité des CVD varie selon le sexe et le lieu de résidence tel que résumé dans le Tableau 1. Au Canada, ces maladies sont responsables d’au moins 33% des décès non-prématurés et entraînent des pertes financières estimées à 18,5 milliards de dollars par année [24]. Les statistiques sont similaires en Europe avec des décès avoisinant les 2 millions d’individus par année et des pertes financières évaluées à 110 milliards d’euros [25]. Aux États-Unis, les pertes financières sont estimées à 448,5 milliards de dollars, dont 156,4 milliards pour les maladies touchant spécifiquement l’artère coronarienne [26]. Parmi celles-ci, l’athérosclérose est l’une des CVD les plus répandues. Ces statistiques sont inquiétantes autant pour la population que pour la santé économique des pays. L’OMS estimait en 2005 qu’environ 1,6 milliard d’adultes avaient un surplus de poids, un important facteur de risque, et que ce nombre devrait augmenter à 2,3 milliards d’ici 2015 [27].

L’athérosclérose 

L’athérosclérose est une pathologie dégénérative de l’artère qui est à l’origine de plusieurs CVD telles que les maladies du cœur et les accidents vasculaires cérébraux [29]. Cette maladie est caractérisée par la formation sur la paroi artérielle interne de lésions appelées plaques d’athérosclérose. Ces plaques de matières graisseuses réduisent le diamètre effectif de l’artère ce qui provoque l’occlusion localisée de l’artère. Ce phénomène, appelé sténose, est illustré à la Figure 3 en comparant la région 1 avec la région 2. La sténose de l’artère peut entraîner la mort du patient lorsque le débit sanguin n’est plus suffisant. Également, une accumulation localisée de plaquettes sanguines peut induire la formation d’un caillot, appelé thrombus, tel qu’illustré à la région 3 de la Figure 3. Ce thrombus perturbe fortement le débit sanguin et peut être transporté par le débit sanguin pour aller obstruer d’autres vaisseaux.Plusieurs techniques ont été développées au fil des années pour traiter l’athérosclérose compte tenu de sa sévérité. Lorsque l’athérosclérose est à un stade non critique, une médication appropriée ainsi qu’un régime alimentaire spécifique sont recommandés aux patients. Lorsque la progression de l’athérosclérose engendre l’obstruction partielle de l’artère, les chirurgies endovasculaires sont habituellement utilisées. Une angioplastie, suivie d’une implantation d’un stent, peut alors être effectuée. L’angioplastie consiste en la compression des plaques d’athéroscléroses par le gonflement d’un ballonnet monté sur un cathéter. Un stent peut être implanté après l’angioplastie ce qui vient réduire le taux de resténose de cette intervention, c’est-à-dire la réapparition de l’épaississement artériel. Lorsque les chirurgies endovasculaires ne sont pas envisageables ou inefficaces, les médecins ont recours aux chirurgies classiques, soit la greffe de la veine saphène ou l’implantation de prothèses artérielles synthétiques. 3 Commercialisation d’un dispositif médical Avant de pouvoir commercialiser des dispositifs médicaux tels que les stents, les fabricants doivent obtenir l’approbation de l’organisme gouvernemental responsable du pays. Au Canada, l’organisme qui règlemente les dispositifs médicaux s’appelle Santé Canada [31] tandis qu’aux États-Unis et en Europe les organismes se nomment respectivement la Food and Drug Administration (FDA) [32] et la Conformité Européenne (CE). Cette approbation est obtenue à la suite d’études, regroupées en trois phases cliniques, démontrant une amélioration significative de la qualité de vie des patients ainsi que de la sécurité du dispositif. À la suite d’études précliniques démontrant l’efficacité du dispositif à un niveau cellulaire et biologique, les fabricants effectuent une demande d’essais cliniques auprès de l’organisme gouvernemental responsable. Au Canada, Santé Canada et le comité d’éthique évaluent la demande et donnent suite dans un délai de 30 jours [33]. Une fois la demande acceptée, les fabricants peuvent entreprendre les essais cliniques regroupés en trois phases. La phase I évalue la tolérance et les effets secondaires sur des individus volontaires qui sont généralement sains. La phase II consiste à évaluer l’efficacité du dispositif chez des 13 patients ayant un état de santé à traiter, à optimiser la procédure ainsi qu’à limiter les effets secondaires. La phase III mesure et compare l’efficacité avec une référence telle qu’un placebo. Une quatrième phase est effectuée après l’autorisation de la commercialisation avec un suivi à long terme des effets secondaires rares et des complications tardives. Ces travaux doctoraux ont été effectués dans un contexte académique et se situent à un niveau exploratoire au niveau de l’effet de l’expansion d’un stent recouvert sur l’intégrité des recouvrements.

Stents coronariens 

 Évolution et développement des stents 

Le premier stent implanté dans l’artère popliteal d’un chien a été conçu à l’aide d’un ressort avec les travaux de Charles Dotter datant de 1969 [7], tandis que leur application à l’être humain pour traiter l’occlusion des artères iliaques et coronariennes a eu lieu en 1986 avec les recherches de Sigwart et al. [8]. L’utilisation des stents était motivée par la possibilité de réduire le taux de resténose élevé (30% à 50%) observé après les premiers mois suivant l’angioplastie de l’artère coronarienne, grâce au soutien mécanique fourni à l’artère [34- 39]. La première approbation d’un stent coronarien par la FDA est survenue en 1994 avec le « Palmaz-SchatzTM Balloon expandable stent » de la compagnie Cordis [6]. Malgré le succès des stents coronariens, le taux de resténose demeurait élevé avoisinant les 30% après les trois premiers mois d’implantation [36, 40]. Le développement de revêtements et de médicaments anti-resténose tel que l’héparine, le paclitaxel, le sirolimus et des composés analogues au sirolimus (zotarolimus, everolimus et biolimus A) ont permis de réduire ce taux avec la conception des stents à relargage de médicaments (Drug-Eluting Stents, DES) [41, 42]. L’approbation par la FDA d’un premier stent recouvert est survenue en septembre 2000 avec le BiodivYsio™AS PC de Biocompatibles Ltd [1]. Par la suite, le Cypher sirolimus-coated BXTM de Cordis a été commercialisé en 2003 [4] ainsi que le TAXUSTM Express2TM de Boston Scientific en 2004 [5]. En 2008, la FDA a approuvé deux autres DES, le EndeavorTM de la compagnie Medtronic [3] et le TAXUSTM LibertéTM de Boston Scientific [2]. La Figure 4 résume l’évolution des stents coronariens.  

Table des matières

RÉSUMÉ
ABSTRACT
AVANT-PROPOS
TABLE DES MATIÈRES
LISTE DES TABLEAUX
LISTE DES FIGURES
LISTE DES ABRÉVIATIONS
INTRODUCTION
HISTORIQUE DU PROJET SUR LES REVÊTEMENTS FLUOROCARBONÉS
OBJECTIFS DU PROJET DOCTORAL
STRUCTURE DE LA THÈSE
CHAPITRE 1 – PROBLÉMATIQUE
MALADIES CARDIOVASCULAIRES
1 Généralités et statistiques
2 L’athérosclérose
3 Commercialisation d’un dispositif médical
STENTS CORONARIENS .
1 Évolution et développement des stents
2 Implantation d’un stent coronarien à déploiement par ballonnet
2.1 Description et caractéristiques
2.2 Implantation et expansion
2.3 Adhérence des revêtements
2.4 Complications cliniques à la suite d’une implantation
3 Propriétés recherchées pour les revêtements
4 Tendances et nouveaux développements
4.1 Amélioration de la structure et de la géométrie du stent
4.2 Amélioration des revêtements à relargage de médicaments
4.3 Développement des matériaux dégradables
ACIER INOXYDABLE 316L
1 Composition volumique et propriétés mécaniques
2 Composition et propriétés surfaciques
CHAPITRE 2 – STRATÉGIE
INTRODUCTION
ÉVALUATION DE L’ADHÉRENCE D’UN REVÊTEMENT POLYMÈRE
1 Origine de l’adhérence
2 Méthodes d’évaluation de l’adhérence
TRAITEMENTS DE SURFACE PAR PLASMA
1 Plasma
1.1 Définition
1.2 Nature des plasmas
1.3 Collisions dans les plasmas froids
1.4 Ionisation des plasmas
1.5 Applications au domaine biomédical
2 Interactions des plasmas avec les surfaces
2.1 Décapages par plasma
2.1.1 Hydrogène
2.1.2 Précurseurs fluorés
2.1.3 Autres précurseurs
2.2 Déposition de revêtements fluorocarbonés
2.2.1 Croissance des revêtements minces
2.2.2 Modèles de déposition par plasma des revêtements fluorocarbonés
2.2.2.1 Croissance activée (AGM)
2.2.2.2 Formation des macromolécules en phase gazeuse
2.3 Traitement des surfaces
2.3.1 Précurseurs non-polymérisables
2.3.2 Réticulation surfacique
2.4 Effets des paramètres plasmas sur la croissance des revêtements
2.4.1 Précurseurs
2.4.2 Puissance de la décharge
2.4.3 Pulsation de la décharge
2.4.4 Emplacement de l’échantillon
2.4.5 Pression et débit
2.4.6 Autres facteurs
2.5 Caractéristiques des revêtements fluorocarbonés
2.5.1 Morphologie
2.5.2 Structure chimique
2.5.3 Propriétés physiques
2.5.4 Propriétés biologiques
2.6 Post-traitements des revêtements fluorocarbonés
PRÉPARATION DES ÉCHANTILLONS.
1 Nettoyage des échantillons
2 Électropolissage de l’acier inoxydable 316L
3 Décapage par plasma de l’acier inoxydable 316L
4 Déposition d’un revêtement fluorocarboné
CHAPITRE 3 – MÉTHODES POUR ÉVALUER L’ADHÉRENCE DES
REVÊTEMENTS NANOMÉTRIQUES DÉPOSÉS SUR DES SUBSTRATS
MÉTALLIQUES – APPLICATIONS AUX STENTS RECOUVERTS D’UN
POLYMÈRE
1 Avant-propos
2 Résumé
3 Abstract .
4 Introduction
5 Current Polymer-Metal Adhesion Tests
6 Need for a New Test to Assess the Adhesion of Coatings for Stents
7 Small Punch Test
7.1 Methods
7.1.1 Sample Deformation
7.1.2 Sample Preparation
7.1.3 Sample Characterization
7.2 Results and Discussion
8 Conclusion
9 Acknowledgements
CHAPITRE 4 – ÉTUDE SUR L’ADHÉRENCE DES REVÊTEMENTS
FLUOROCARBONÉS MINCES RÉSISTANT À UNE DÉFORMATION
PLASTIQUE
1 Avant-propos
2 Résumé
3 Abstract
4 Introduction
5 Experimental
5.1 Materials and deposition parameters
5.2 Deformation method
5.3 Surface and coating characterizations
6 Results and discussion
7 Conclusion
8 Acknowledgements
CHAPITRE 5 – CROISSANCE DES REVÊTEMENTS FLUOROCARBONÉS
DÉPOSÉS SUR L’ACIER INOXYDABLE 316L DÉCAPÉ PAR PLASMA
1 Avant-propos
2 Résumé
3 Abstract
4 Introduction
5 Strategy .
6 Experimental Part
6.1 Plasma etching and coating deposition
6.2 Interface and coating characterization
7 Results
7.1 Plasma etching of 316L stainless steel
7.2 Plasma polymerization on etched 316L stainless steel
8 Discussion
9 Conclusion
Acknowledgements
CHAPITRE 6 –INFLUENCE DE L’INTERFACE DE L’ACIER INOXYDABLE
316L SUR LES PROPRIÉTÉS D’ADHÉRENCE, DE STABILITÉ ET DE L’EFFET
BARRIÈRE DES REVÊTEMENTS FLUOROCARBONÉS DÉPOSÉS PAR
PLASMA
1 Avant-propos
2 Résumé
3 Abstract
4 Introduction
5 Experimental part
5.1 Sample preparation
5.2 Deformation method
5.3 Ageing tests
5.4 Corrosion tests
5.5 Coating characterization
6 Results and discussion
6.1 Chemical composition
6.2 Film thickness and morphology
6.3 Corrosion rates
7 Conclusion
8 Acknowledgements
DISCUSSION GÉNÉRALE
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXE A – ÉLABORATION DE LA MÉTHODE DU SMALL PUNCH TEST
ANNEXE B – COUVERTURE DU JOURNAL MACROMOLECULAR MATERIALS
AND ENGINEERING 294 (1) 2009
ANNEXE C – ÉVALUATION DE LA PERMÉABILITÉ IONIQUE

projet fin d'etude

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