Sujet de stage (6 mois) : Amélioration de modèle anatomique de cochlée imprimés en 3D dans le but de diminuer les forces d’insertion d’implants cochléaires chez les patients
a.CONTEXTE
Le LAAS-CNRS Le Laboratoire d’Analyse et d’Architecture des Systèmes, unité propre du CNRS (LAAS-CNRS), comprend 591 personnes, dont 207 chercheurs et enseignants-chercheurs, 227 doctorants et postdocs, 102 ITA/BIATOS, 46 CDD chercheurs/ITA et 9 chercheurs affiliés. Les 26 équipes de recherche du laboratoire se répartissent en 68 départements scientifiques regroupant 4 disciplines : Automatique, Informatique, Robotique et Micro-Nano systèmes. Le stage se déroulera au sein de la plateforme de fabrication additive MultiFAB du service I2C et en étroite collaboration avec l’équipe Elia (Ingénierie pour les sciences du vivant). Le but de cette plateforme est de promouvoir le développement, le transfert et la dissémination de savoir-faire dans les technologies de fabrication additives entre partenaires académiques et industriels.
Oticon Medical, une entreprise renommée dans le domaine des solutions auditives médicales. En tant que filiale du groupe William Demant Holdings, Oticon Medical se distingue par son engagement envers l'amélioration de la qualité de vie des personnes souffrant de perte auditive sévère à profonde. Spécialisée dans le développement d'implants cochléaires de pointe, l'entreprise est à la pointe de l'innovation technologique pour offrir des solutions auditives efficaces. Ce stage offre une occasion unique de contribuer à des projets novateurs tout en acquérant une expérience pratique. Le LAAS-CNRS et Oticon Medical collaborent depuis 2018 pour développer avec succès un modèle anatomique synthétique de cochlée. Le modèle de cochlée consiste à imprimer en 3D par stéréolithographie une cavité à échelle 1:1 de la Scala Tympani (ST) dans un bloc rectangulaire de résine (figure1).
Les modèles de différentes tailles ont été obtenus avec une excellente précision en appliquant des couches de l’ordre de 10µm. Ces modèles de cochlée ont été utilisés sur un banc de test pour mesurer les forces d’insertion des électrodes cochléaires dans les modèles synthétiques. Ainsi, Oticon Medical s’est doté d’un outil pour évaluer et caractériser différents concepts d’électrodes, et pour imprimer des modèles spécifiques à un patient à partir de CT scans.
b. OBJECTIF DU STAGE
Malgré un comportement cohérent, les forces d’insertion sont environ 10 à 15% supérieures sur les modèles anatomique imprimés en 3D en résine DS3000 en comparaison aux valeurs mesurées sur des pièces anatomiques. Ces résultats sont obtenus en utilisant de la glycérine comme lubrifiant. Or, dans de récents développements portant sur des électrodes revêtues [2] et des électrodes intégrant des micro-actionneurs [3] [4] [5], nous devons utiliser de la perilymphe artificielle à la place de la glycérine. Les forces de friction sont par conséquence supérieures. Nous souhaitons donc améliorer le comportement de notre modèle en apportant un faible coefficient de friction.
c. AXES D’ETUDE ENVISAGES
Les modèles sont actuellement réalisés en polymère photosensible DS3000. Nos axes d’améliorations et d’études sont les suivants :
• Garder la résine DS3000 et ajouter un revêtement dans le canal [6]
• Remplacer le matériau actuel par un autre ayant un coefficient de frottement plus faible comme le PTFE [7] [8] [9] tout en étant compatible avec l’impression 3D SLA. Il sera nécessaire d’effectuer une étude de la littérature approfondie sur le sujet
• Faisabilité du matériau hydrogel PEGDA pour la réalisation des modèles. Le PEGDA est utilisé pour des applications de « tissue engineering » [10] [11] [12] [13]
Une fois les modèles réalisés, les forces d’insertion dans ces modèles seront caractérisées et comparées aux résultats précédents.
Ce projet interdisciplinaire est à l’interface de la microfabrication, l’impression 3D et l’étude et les caractérisations des matériaux, et il s’appuiera sur le savoir-faire de l’équipe ELiA du LAAS-CNRS et la plateforme MultiFAB du service I2C (Instrumentation, Conception, Caractérisation). Des compétences en matériaux et impression 3D sont recommandées. Le stage proposé est d’une durée de 6 mois à partir de Janvier/ Février 2024 au sein du LAAS-CNRS. Il offre une occasion unique de contribuer à des projets novateurs tout en acquérant une expérience pratique dans un environnement stimulant et axé sur la mission d'améliorer l'audition et la qualité de vie des patients.
Merci d’adresser par e-mail votre CV et votre lettre de motivation à :
Julie Foncy
• Ingénieure de recherche - Service I2C (LAAS)
• jfoncy@laas.fr / 05 61 33 63 84
Laurent Malaquin
• Directeur de recherche - Equipe ELiA (LAAS)
• laurent.malaquin@laas.fr / 05 61 33 6384
Guillaume Tourrel
• Principal Research Engineer (Oticon Medical)
• GUTO@oticonmedical.com / 04 93 95 38 08
a. BIBLIOGRAPHIE
[1] CIAP 2023 - poster ID1569 - 3D PRINTED COCHLEA MODEL FOR ELECTRODE INSERTION BENCH TEST
[2] ESPCI 2021 - Biogel coating as platform for implant lubrication and drug delivery
[3] MEMS 2023 – Smart Electrode Array for Cochlear ImplantsOffre de stage
[4] CIAP 2023 - podium ID1820 - REAL-TIME SIMULATION OF ACTIVE COCHLEAR IMPLANT AND ITS INSERTION
[5] CIAP 2023 - poster ID1579 - CONTROLLED CURVATURE ELECTRODE ARRAY WITH iEAP-BASED MICRO-ACTUATORS FOR CI
[6] Aebischer 2021 - Fabrication of human anatomy-based ST models with a hydrophilic caoting for CI insertion experiments
[7] Rau et al., JBMR 2022 Toward CIEA shape memory effect perimodiolar positioning
[8] Rau 2019 - CIAP Poster - On the Development of Realistic Artificia Cochlea Model
[9] Lei-2021-3D printed biomimetic cochleae and machine learning co-modelling provides clinical informatics
[10] Tu Xiaolong - 2016 - 3D printed PEGDA
[11] Han et al - 2022 - Study on bioactive PEG-DA-ECM hybrid bi-layered hydrogel scaffolds
[12] Khalili et al - 2023 - Additive Manufacturing and Physicomechanical Characteristics of PEGDA Hydrogels
[13] Mau et al - 2019 - Preliminary Study on 3D printing o