L’ambition de l’axe 2 est d’une part d’appliquer la science des matériaux et nanosciences à des problématiques de santé et de biophotonique/biologie moléculaire. D’autre part, il s’agit à l’inverse de s’inspirer de la Nature pour développer ou optimiser des applications innovantes des (nano)science et matériaux dans une approche bio-mimétique visant à tirer parti des divers mécanismes de sobriété et d’efficacité observés dans la nature, pour les reproduire dans des applications technologiques. Les enjeux scientifiques sont premièrement des enjeux de santé portant sur (i) la réparation, régénération, prévention des fragilités du corps humain dues au vieillissement ou à la maladie et (ii) le développement d’outils pour la nanomédecine visant à limiter les impacts négatifs des traitements de maladies graves ou pour la chirurgie réparatrice (traitements des cancers ou de l’insuffisance rénale, implants résorbables, etc.). Deuxièmement, les outils et concepts de la matière condensée et nanoscience sont appliqués à l’étude des interactions de biomolécules ou systèmes moléculaires bioinspirés, avec des enjeux relatifs à la biologie moléculaire ou le développement de nano-objets ayant une structure ou une fonction optimisée, pour la collection – voire la conversion – efficace d’énergie lumineuse.
Biophotonique
Biomatériaux et Bio-minéralisation
Molécules et Nano-Matériaux Théranostiques
Biomatériaux
- Élaboration et conception (A. Carradò, P. Masson) de matériaux bicouches ou sandwichs.
- Design de l’interface métal (Ti, 316L,… )/ polymère ou métal/céramique (CaP) par fonctionnalisation et création d’une inter-couche structurée.
- Amélioration de l’adhésion entre les composantes du système (Ti vs HAP ou Ti vs PMMA) et de l’osteo-intégration.
- Contrôle des propriétés mécaniques pour l’adaptation à l’os et la conception de prothèse.
- Étude de biomatériaux dégradables (Mg-Zn)
- Étude à haute résolution de la structure et des processus physico-chimiques associés (D. Ihiawakrim, O. Ersen, H. Bulou, F. Banhart/M.Picher).
- Etude in-situ des processus de nucléation et de croissance des biomatériaux par microscopie électronique.
- Compréhension des processus de biominéralisation, couplage de la microscopie électronique avec d’autres techniques et avec des outils de modélisation.
- Développement de la microscopie électronique à transmission ultrarapide UTEM dédiée à l’étude des dynamiques rapides dans les nanomatériaux (transformations de phase, oxydo-réduction, processus photo-induits…)
- Développement de méthodologies pour permettre le suivi in-situ à haute résolution du comportement des nanostructures biologiques.
- Laboratoire International Associé du CNRS avec l’Université de Rio de Janeiro : AEMB (« Advanced Electron Microscopy for Biomaterials »).
- Modélisation – dynamique moléculaire, structure électronique (H. Bulou)