électromagnétique, d’intensité i, est réfracté par une particule, cette dernière ressent une force m correspondant à la différence de quantité de mouvement entre le faisceau entrant i et le faisceau sortant e (réciprocité de Newton). (b) Plus le rayon en entrée est intense, plus la force ressentie est forte. (c) Il en résulte le déplacement v de la particule vers le côté du faisceau le plus intense, c’est-à-dire, pour un cône, vers le centre du faisceau : la particule est piégée et se déplace avec le faisceau. La pince optique est utilisée pour déplacer des cellules ou des organites, mais peut aussi être utilisée, en piégeant une bille, pour réaliser des mesures mécaniques sur des membranes cel-
lulaires [73]. Un rayonnement infrarouge est généralement employé, car non dommageable en-
vers les cellules.
pour le corps, certaines études cherchent au contraire à utiliser ce phénomène pour ac- célérer la régénération cellulaire, par exemple en introduisant des groupes amino libres sur des surfaces dePLA[80].
La structuration de la surface est aussi un point clef. Les architectures 3D sont cou- ramment utilisées dans le milieu de l’ingénierie tissulaire, du fait que ces surfaces repro- duisent plus fidèlement un environnement naturel. Une revue a été publiée sur le sujet par Abbott et al. en 2015 [81].
L’hydrophilie de surface (présence de groupes fonctionnels), sa structure et la rigi- dité du matériau doivent donc être considérées pour assurer une bioadhésion efficace. Le choix du procédé de modification de surface est donc une étape importante afin de contrôler au mieux l’état de surface. Nous allons nous attarder sur ce point dans la partie suivante.
1.4 Modification de surface et bioadhésion thermorégulée
Les surfaces, en tant qu’interfaces matériau/système vivant, ne jouent pas unique- ment des rôles passifs. Bien au contraire, certaines surfaces peuvent jouer un rôle actif dans la migration, la différentiation ou encore la prolifération cellulaire. Ces phénomènes sont régis par les interactions matériaux/cellules. Ainsi, les surfaces jouent un rôle im- portant dans la fonction même du biomatériau et peuvent être utilisées, par exemple, comme activateurs de la reconstruction tissulaire [61]. Dans ce domaine, appelé ingénie- rie tissulaire, l’adhésion des cellules à la surface est un facteur clef. La bioadhésion est un phénomène complexe qui implique de nombreux paramètres. Pendant longtemps, il a été difficile pour les scientifiques d’identifier clairement les mécanismes sous-jacents à ce phénomène. Ces mécanismes sont aujourd’hui mieux compris, et l’intérêt de la com- munauté scientifique pour cette question est, outre théorique, essentiel dans un certain nombre d’applications qui dépendent de l’affinité cellule/surface.
Afin de produire desfeuillet cellulaire (FC), les propriétés de surfaces sont utilisées pour contrôler la bioadhésion. Après prolifération des cellules sur une surface bioadhé- sive, une diminution de cette dernière permet de retirer un feuillet de manière douce. Les feuillets ainsi produits ont montré de bonnes capacités d’intégration dans les tissus [82], ce qui en fait un outil intéressant pour la reconstruction tissulaire. Les surfaces intelli- gentes, pouvant être commutées entre un état «on» (adhésif ) et un état «off» (non-adhésif ) permettent la production deFC. LePNIPAMest un polymère thermosensible. Ce dernier a suscité l’intérêt du fait de sa transition, appelée"Lower Critical Solution Temperature"
(ou, en francais, température critique inférieure de solubilité) (LCST), entre un état hydro-
phile et hydrophobe autour de 32 °C. Cette transition hydrophile/hydrophobe implique une modification dans sa capacité bioadhésive : il en résulte un polymère non adhésif à la température ambiante et adhésif à 37 °C, température du corps humain. Si son mono- mère est cytotoxique, le polymère ne semble pas montrer de toxicité pour de nombreux types cellulaires [83]. Ces caractéristiques font de ce polymère un des plus étudiés dans la littérature scientifique, avec pas moins de 2 800 articles recensés par Scopus depuis 20107. Différentes méthodes de modification de surface permettent l’introduction de ce polymère fonctionnel en surface.
De manière générale, les traitements plasma sont probablement une des techniques les plus utilisées pour la modification de surface, à la fois pour introduire des groupes fonctionnels ou revêtir les surfaces avec un polymère [84]. En présence d’air, les surfaces sont oxygénées modifiant leur hydrophilicité [85]. Cette modification peut conduire à une augmentation de la bioadhésion, comme c’est le cas pour le polystyrène, très largement utilisé en culture cellulaire [65]. De plus, les traitements plasma permettent d’abraser la surface ce qui augmente la rugosité. Cette modification de topographie peut ainsi, dans
7. 2 800 articles recensés avec les mots clefs «PNIPAM» ou «PNIPAAM» contenus dans le titre, le résumé ou les mots clefs sur le site internet www.scopus.com.
certains cas, augmenter l’affinité des cellules pour la surface, comme il a été reporté pour le polyméthylméthacrylate [86]. L’introduction de groupes réactifs permet de plus le gref- fage covalent d’entités organiques. En présence d’air, les surfaces ainsi activées peuvent par exemple modifiées par le greffage de monomère ou de polymère, comme lePNIPAM
via un couplage typeNHS8/EDC9, autrement dit par un couplage peptidique (voir sec-
tion 3.3.1) [87]. Sous argon, les radicaux produits peuvent être utilisés, directement ou
après exposition à l’air, pour créer des peroxydes capables d’initier une polymérisation [56].
Alors que les traitements plasma sont faciles à mettre en œuvre, ils ne permettent pas une structuration contrôlée de la surface. Il a été montré que la méthode utilisée pour incorporer duPNIPAMen surfaces influence les propriétés de bioadhésion obtenues. Par exemple, les surfaces produites par plasma montrent de meilleures adhésions cellulaires que celles produites par canon à électron [79]. Le contrôle de la structure est donc un cri- tère significatif. Les structures en peigne (ou «brush» en anglais) permettent ce contrôle. Il s’agit de monocouches auto-assemblées, comme décrit figure1.15. L’épaisseur et la den- sité de greffage sont des paramètres qui peuvent être contrôlés, en jouant sur le polymère greffé et son taux de greffage, respectivement. Ces structures sont ainsi largement utili- sées, notamment pour les applications biomédicales, et ont montré de bonnes propriétés de bioadhésions [88]. L’intérêt de ces structures résidant entre autres dans le contrôle qu’elles permettent, il est alors nécessaire de pouvoir ajuster précisément la longueur de chaîne du polymère greffé. La polymerisation radicalaire contrôlée (PRC) permet ce contrôle et est majoritairement utilisée pour l’élaboration de structures en peigne (voir section1.4.2).