Physico-chemical and biological evaluation of Laser irradiatied polyethylene terephthalate (PET) surfaces for biomedical applications
Evaluations physico-chimiques et biologiques de polyéthylène téréphthalate (PET) après traitement de surface par irradiations LASER en vue d'applications biomédicales
Résumé
The remarkable improvements made in the field of biomaterials lead clinicians to propose to patients the profit of replacement of damaged organs. Unfortunately, some complications may occur after implantation if these materials are used in their native form. That is the case of PET vascular grafts which are currently used because of their good mechanical properties, but which can generate tragic consequences for the patients when they replace very small vessels. However, it is henceforth possible to improve one or more of their properties through different methods of surface functionalization. That is the aim of our work, by using different LASER beams to irradiate PET-film samples in order to study physico-chemical and biological modifications generated by these means on the material surface.
First, we tested different PET types with the aim to select the most adapted PET-film to simulate vascular prostheses : what had never been done up to date. Results are explicit and prove the importance of the choice of a PET material for further intensives investigations. Our work clearly leads us to consider preferentially the PET-film Melinex® (DuPont Teijin FilmsTM).
The second part of this study allowed us to test different LASER beams in order to select the most performing one with respect to cell behaviour improvement. Undoubtedly, excimer LASER used at 248 nm wavelength is the best LASER to improve cell proliferation, cell vitality and cell adhesion, without any damage on cell morphology. These positive results are explained by physico-chemical modifications that occurred on the irradiated PET surface: evolution in roughness, in surface tension and in surface chemistry. Such encouraging results may allow us to transform the simple implantable PET material to a real biomaterial with strongly accepted performances.
Keywords: Polyethylene terephthalate, Excimer LASER, YAG LASER, surface analysis, cytocompatibility, cell adhesion
First, we tested different PET types with the aim to select the most adapted PET-film to simulate vascular prostheses : what had never been done up to date. Results are explicit and prove the importance of the choice of a PET material for further intensives investigations. Our work clearly leads us to consider preferentially the PET-film Melinex® (DuPont Teijin FilmsTM).
The second part of this study allowed us to test different LASER beams in order to select the most performing one with respect to cell behaviour improvement. Undoubtedly, excimer LASER used at 248 nm wavelength is the best LASER to improve cell proliferation, cell vitality and cell adhesion, without any damage on cell morphology. These positive results are explained by physico-chemical modifications that occurred on the irradiated PET surface: evolution in roughness, in surface tension and in surface chemistry. Such encouraging results may allow us to transform the simple implantable PET material to a real biomaterial with strongly accepted performances.
Keywords: Polyethylene terephthalate, Excimer LASER, YAG LASER, surface analysis, cytocompatibility, cell adhesion
Les progrès remarquables réalisés dans le domaine des biomatériaux ont permis de proposer aux patients de remplacer certains organes déficients. Malheureusement, utilisés à l'état originel, certains matériaux ne répondent pas parfaitement aux exigences qui leurs sont imposées ; c'est le cas notamment des prothèses vasculaires en polyéthylène téréphthalate (PET) qui sont aujourd'hui couramment employées, mais qui peuvent encore être à l'origine de troubles importants pour le patient lorsqu'elles remplacent des vaisseaux de faible diamètre. Il est cependant désormais possible de faire progresser certaines propriétés de ces dispositifs grâce à diverses méthodes de fonctionnalisation de surface. C'est ce que nous avons voulu réaliser dans notre étude, en utilisant différentes sources de LASERS afin d'irradier des échantillons de PET sous forme de film dans le but d'étudier les modifications physico-chimiques et biologiques induites à la surface du matériau.
Dans un premier temps, nous avons testé différents types de PET afin de sélectionner le matériau le plus apte à simuler le comportement d'une prothèse vasculaire, ce qui n'avait jamais été réalisé. Les résultats sont explicites, et démontrent l'intérêt de choisir minutieusement tout matériau avant de réaliser toutes recherches approfondies. Notre travail a permis de retenir le Melinex® (DuPont Teijin FilmsTM).
La deuxième partie du travail nous a permis de tester différentes sources LASER afin de sélectionner la plus performante vis-à-vis de l'amélioration du comportement cellulaire. Sans hésitation, le LASER excimère à 248 nm de longueur d'onde s'est révélé le plus performant en permettant d'améliorer les prolifération, vitalité et adhésion cellulaires sans modifier la morphologie des cellules. Ces bons résultats sont à attribuer aux modifications de rugosité, de tension de surface et de chimie de surface du matériau irradié. Ces travaux nous donnent l'espoir de pouvoir transformer le PET de simple matériau implantable en un véritable biomatériau dans le sens le plus noble du terme.
Dans un premier temps, nous avons testé différents types de PET afin de sélectionner le matériau le plus apte à simuler le comportement d'une prothèse vasculaire, ce qui n'avait jamais été réalisé. Les résultats sont explicites, et démontrent l'intérêt de choisir minutieusement tout matériau avant de réaliser toutes recherches approfondies. Notre travail a permis de retenir le Melinex® (DuPont Teijin FilmsTM).
La deuxième partie du travail nous a permis de tester différentes sources LASER afin de sélectionner la plus performante vis-à-vis de l'amélioration du comportement cellulaire. Sans hésitation, le LASER excimère à 248 nm de longueur d'onde s'est révélé le plus performant en permettant d'améliorer les prolifération, vitalité et adhésion cellulaires sans modifier la morphologie des cellules. Ces bons résultats sont à attribuer aux modifications de rugosité, de tension de surface et de chimie de surface du matériau irradié. Ces travaux nous donnent l'espoir de pouvoir transformer le PET de simple matériau implantable en un véritable biomatériau dans le sens le plus noble du terme.
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