La Journée de l’axe biomatériaux 2025 de la FRMNGE s’est tenue le 13 mai 2025 au Pôle Santé de l’université de Reims.
Quelques points clés à retenir : ✅ Conférence invitée : Ali MAKKY, professeur associé (MCU), Institut Galien Paris-Saclay ✅ Présentations des plateformes ✅ Présentations des résultats scientifiques
Cette journée a été organisée avec le soutien de la région Grand Est et des instituts Carnot MICA et Icéel par le projet FPMAT.
IPCMS plateformes
L’IPCMS dispose d’un parc instrumental important et de premier plan pour la fabrication et l’étude des matériaux ou dispositifs à toutes les échelles spatiales (de l’atome au massif) et temporelles (femtoseconde vers l’attoseconde), et de compétences reconnues en théorie et modélisation à l’échelle atomique associant différentes approches (mécanique quantique, DFT, mécanique moléculaire, éléments finis…).
Nanofabrication
La plateforme de nanofabrication STnano fait partie du Réseau National de Centrales de Nanotechnologies Renatech+. STnano consiste en une salle blanche de 180 m² qui dispose d’espaces de travail de classe 100 dans un environnement de classe 1000. Elle est complétée par deux laboratoires, eFab dédié à la lithographie électronique de 50 m² et le 2DLab dédié aux matériaux 2D. STnano dispose actuellement de tout l’équipement nécessaire pour l’ensemble des procédés pour la nanostructuration.
La plateforme de diffraction des rayons X (DRX) est équipée de différents diffractomètres pour l’étude des matériaux cristallins sous forme de poudres, de couches minces ou de monocristaux : ● Bruker D8 Discover (poudres) ● Bruker D8 Advance (poudres) ● Rigaku SmartLab (couches minces) ● Nonius Kappa CCD (monocristaux)
Fin 2008, un pôle de calcul impliquant l’IPCMS, l’ISC, l’ECPM et l’InESS, a été créé sur le campus de Cronenbourg. La plateforme de ce pôle a pour objectif principal de proposer à la communauté des utilisateurs des solutions de calculs performantes de proximité permettant de compléter les ressources déjà en place dans les différents laboratoires et d’optimiser l’utilisation des calculateurs des centres nationaux. Elle se compose actuellement d’un cluster HPC (High Performance Computing) de 896 cœurs de calcul, avec une architecture réseau optimisée pour les applications massivement parallèles et un système de stockage.
Le plateau technique d’élaboration de couches minces de l’IPCMS regroupe différents bâtis permettant de réaliser de l’ablation laser pulsé, de l’épitaxie par jet moléculaire, de l’évaporation sous vide et de la pulvérisation cathodique. Ces différentes techniques permettent d’obtenir des couches minces/hétérostructures céramiques, métalliques ou organiques utilisées dans des domaines tels que le photovoltaïque, la spintronique, la supraconductivité, la propagation d’onde de spin, la récupération d’énergie, les condensateurs.
L’Institut Jean Lamour (UMR CNRS 7198 – Université de Lorraine) regroupe environ 600 instruments, 240 salles laboratoires, 1000 m2 de salles blanches et 8 plateformes techniques, dites centres de compétences (CC).
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Conception et Fabrication (CC Héré)
Le Centre de Compétences Emmanuel Héré (CC Héré) mutualise, à l’échelle de l’IJL, les ressources techniques et humaines permettant de mettre en œuvre l’activité expérimentale des chercheurs. Ses multiples domaines de compétences lui permettent de concevoir, fabriquer et mettre au point des dispositifs expérimentaux originaux, au profit de la recherche de l’IJL et de ses partenaires.
Les 5 grandes catégories d’activité du CC Héré sont : – La conception et fabrication d’ensembles mécaniques – La conception et la réalisation de l’électronique de mesure associée – La réalisation ou la modification d’enceintes à ultravide – La réalisation de châssis sur mesure – L’interfaçage, le pilotage d’instruments
Diffraction, Diffusion, Fluorescence et Tomographie X, Spectroscopie Mössbauer (CC X-Gamma)
Le Centre de Compétences X-Gamma gère la plateforme de caractérisation des matériaux utilisant les rayonnements X et Gamma. Ce centre est spécialisé dans la caractérisation des matériaux par diffusion, diffraction, imagerie et fluorescence X et par spectroscopie Mössbauer. Il a pour vocation de développer les moyens de caractérisation des matériaux en relation avec les sujets de recherches traités au sein de l’Institut Jean Lamour.
Dépôts et Analyses sous Ultravide de nanoMatériaux (CC D.A.U.M.)
Le Centre de Compétences D.A.U.M. gère une plateforme innovante pour les Dépôts et Analyses sous Ultravide de nanoMatériaux. Cette plateforme unique est spécialisée dans la croissance multi-matériaux sous forme de films minces et dans l’analyse in situ de ces matériaux. La plateforme est composée de 28 enceintes ultravide interconnectées par un tunnel ultravide de 70 mètres, dont 30 mètres sont réservés au transfert technologique. Elle permet l’élaboration et la combinaison de divers matériaux en couches minces (métaux, semi-conducteurs, oxydes, etc.). Ces matériaux peuvent être caractérisés à chaque étape de leur fabrication avec différentes techniques (chimique, structurale ou physique), garantissant ainsi une étude approfondie tout en restant sous ultravide. D.A.U.M. met ses compétences techniques et scientifiques au service des utilisateurs et propose : des formations sur mesure aux techniques de dépôt et de caractérisation de films minces sous vide, des collaborations de recherche, ainsi que des solutions aux problématiques industrielles en R&D.
Le Centre de Compétences ERMIONE regroupe, au sein d’un service unique, l’ensemble des personnels informaticiens et numériciens de l’Institut. Il comporte un pôle de support au calcul scientifique et un pôle informatique. Le support au calcul scientifique apporte des outils, méthodes, moyens techniques et humains aux équipes et projets de recherche. Il s’appuie sur les moyens internes à l’IJL mais aussi sur le mésocentre EXPLOR de l’Université de Lorraine.
Le centre de compétences MagCryo regroupe un parc instrumental de 10 appareils permettant d’effectuer des mesures magnétiques en fonction de la température (2K – 1200K) et d’un champ magnétique (0 à 14 Tesla). Il dispose également d’une chaîne complète de reliquéfaction d’hélium. Il réalise des prestations de mesure magnétique (mesure d’aimantation, de perméabilité magnétique, de susceptibilité magnétique, de magnétorésistance électrique, etc.), dispense de la formation et développe des projets R&D pour l’IJL ainsi que pour des laboratoires publics et des entreprises.
Le Centre de Compétences (CC) MiNaLor rassemble des équipements et des compétences nécessaires à la mise en œuvre de procédés de micro et nanofabrication et assure le soutien en micro-nano-technologies aux projets scientifiques de l’IJL et de ses partenaires, académiques et industriels.
Ces procédés, parmi lesquels les lithographies optique et électronique, permettent de fonctionnaliser des matériaux ou d’en réduire les tailles latérales à une échelle nanométrique afin d’en modifier les propriétés.
Ces utilisations relèvent, d’une part, de la physique fondamentale, que ce soit pour les mesures physiques des matériaux ou l’étude des propriétés spécifiques des nanostructures et, d’autre part, de l’ingénierie pour le développement de micro-capteurs intégrés.
Microscopies, Microsondes et Métallographie (CC 3M)
Le CC 3M a pour mission de servir d’appui à la recherche en fournissant des moyens de caractérisation des matériaux très performants ainsi que les compétences humaines pour mener à bien les études envisagées.
● Microscopie électronique à balayage ● Microscopie électronique en transmission ● Microsonde de Castaing ● Faisceau d’ions focalisé ● Métallographie
Le Centre de Compétences Optique Lasers est la plateforme de caractérisation optique des matériaux par spectroscopie d’absorption UV-VIS-nIR et par spectroscopie vibrationnelle de l’IJL. Il a pour vocation de déployer des moyens de caractérisation optique des matériaux en relation avec les sujets de recherche traités au sein de l’IJL que ce soit en suivi in situ, température dépendant ou validation de procédés d’élaboration.
Tescan VEGA III à filament de tungstène pouvant imager en mode Low Vacuum
JEOL 6700F équipé d’un canon à émission de champ et de détection EDS
Zeiss Gemini SEM 500 de dernière génération qui apporte des avancées multiples
Plateforme Spectroscopie d’Analyses de Surface
La spectroscopie de photoélectrons (XPS, UPS)
La rétrodiffusion d’ions lents (LEIS)
ThermoVGMultilabESCA3000
VSW5000
ThermoVGMicrotech
Plateforme d’Analyses Thermiques
Analyse thermogravimétrique ATG et chimisorption
ATG (Q 5000 TA Instrument) dotée d’un passeur d’échantillons permettant des analyses très rapides allant de l’ambiante à 1100°C sous diverses atmosphères, couplée à un spectromètre de masse ainsi qu’à un infrarouge permettant d’appréhender la cinétique des réactions.
Autochem II – Micromeritics (appareil de chimisorption) couplé à un spectromètre de masse.
Rhéométrie
Rhéomètre Discovery HR-3 de TA Instruments
Plateforme de Microscopie Confocale Raman
Un microscope confocal Raman (LabRAM ARAMIS Horiba Jobin Yvon) doté de :
Microscope Olympus BX41 équipé de divers objectifs
Platine XYZ motorisée avec des pas de 100 nm
Monochromateur achromatique à champ plan de 800 mm de focale équipé de 4 réseaux
Détecteur multicanal CCD refroidi par effet Peltier à -70°C
Système SWIFT d’acquisition pour l’imagerie Raman rapide
Système de cartographie Raman DUO-SCAN
2 sources laser à 532 nm et 633 nm
1 cellule microthermométrique LINKAM permettant l’analyse des matériaux sur une plage de température de -196°C à 600°C.
La plateforme CarMac propose une caractérisation quasi-complète des propriétés chimiques et physico-chimiques des macromolécules, systèmes colloïdaux et auto-assemblés à l’échelle moléculaire. Elle comporte de nombreuses techniques parmi lesquelles des techniques de spectroscopie optique (IRTF, UV-Vis-NIR et fluorescence), d’analyse thermique (DSC, microDSC et ATG) et de mesure des dimensions des macromolécules, systèmes colloïdaux et auto-assemblés (diffusion statique et dynamique de la lumière, viscosimétrie et chromatographie d’exclusion stérique (SEC)). Elle est ouverte à la communauté académique ainsi qu’aux partenaires industriels pour des prestations et des contrats de collaboration R&D.
DiffériX est une plateforme de diffusion des rayons X spécialisée dans l’étude structurale des matériaux et des systèmes désordonnés. Elle combine des mesures aux petits angles et aux grands angles (SAXS, WAXS) pour sonder la matière de l’échelle moléculaire à l’échelle mésoscopique. La plateforme est ouverte à la communauté scientifique et aux partenaires industriels pour des prestations et des contrats de collaboration.
Matte’Rheo est spécialisé dans la caractérisation du comportement viscoélastique des liquides et des solides mous dans des conditions environnementales contrôlées. Elle couvre une large gamme de matériaux, y compris les solutions polymères diluées, les dispersions, les huiles, les gels polymères et supramoléculaires, et les adhésifs.
Plateforme MICASOL de haute technologie sur synchrotron SOLEIL pour l’étude de la structure et du comportement des matériaux de l’échelle moléculaire et nanométrique à l’échelle méscoscopique et macroscopique
Haute résolution spatiale (même pour des échantillons à très faible contraste)
Recherche d’hétérogénéités et de défauts
Résolution temporelle (jusqu’à la ms)
Brillance : 10 000 fois supérieure à celle obtenue avec un appareil « commercial »
Acquisition ultra-rapide des données
Suivi en temps réel (cinétique, vieillissement)
Analyse spectrale complète (X dur, X mou)
Capacité d’étudier des films ultra-minces (jusqu’à quelques nanomètres)
La plateforme de Microscopie de l’ICS répond à l’ensemble des questions structurales en collaboration avec les plateformes de caractérisation et de diffusion des RX. Elle dispose de trois types de microscopes : un microscope optique, un microscope à balayage et deux microscopes à transmission. La plateforme a développé une expertise unique en cryo-microscopie. Elle dispose des équipements pour réaliser:
des films minces solvatés congelés pour le cryo-MET.
les préparations d’échantillon pour le cryo-MEB.
des cryo-fractures pour l’étude de l’ultrastructure de gels ou d’échantillons massifs.
des cryo-coupes/surfaçages pour l’étude de matériaux massif (MET, AFM).
L’UR CITHEFOR possède de nombreux outils analytiques, expérimentaux et de formulations qui permettent notamment :
De mettre au point des formulations innovantes
De caractériser les formulations : diamètre hydrodynamique, potentiel de surface, teneur, impuretés …
De quantifier les substances d’intérêt dans les milieux biologiques
D’évaluer leur toxicité cellulaire
D’observer un potentiel effet pharmacologique
Biologie cellulaire et moléculaire
Étude des phénomènes cellulaires et moléculaires induits par des candidats médicaments et/ou leurs formulations. Différents types cellulaires : cellules musculaires lisses vasculaires murines (A-10) et humaines(CRL-1999), macrophages murins (NR8383) et humains (THP-1), cellules intestinales humaines (Caco-2). Différents modèles : modèle de barrière intestinale Caco-2 (étude de perméabilité) et modèle de stress oxydant vasculaire sur cellules musculaires lisses.
● Cytocompatibilité (viabilité cellulaire via Bleu Trypan, MTT, WST-1), ● Transcriptomique : expression de gènes (qPCR temps réel, MX3000P Stratagene) ● Protéomique : expression, identification des protéines (western blot, biotin switch couplé à la spectrométrie de masse) en lien avec la plateforme de protéomique de la FR3209 et localisation des protéines en lien avec le plateau de microscopie.
Spectrophotomètre pour le dosage de microéchantillons d’acides nucléiques et protéines (Biospec nano Shimadzu). Les biomarqueurs du stress oxydant et nitrosant (GSH, ROS, RNS, protéines S-nitrosées) sont analysés en lien avec les plateaux techniques de microscopie et de mesures physico-chimiques de l’équipe.
Expertise préclinique pharmacologique
Étude des effets pharmacodynamiques et des mécanismes d’action des S-nitrosothiols et/ou leurs formulations, ainsi que leur pharmacocinétique. Identification nouvelles cibles thérapeutiques.
Formulation
Fabrication et caractérisation de formes pharmaceutiques. Formulations biodégradables, de type multiparticulaires (nano- et microparticules) ou monolithiques (implants injectables)
Microscopie – Histologie
Étude des mécanismes cellulaires impliqués dans les effets de candidats médicaments et analyses de leurs formulations nano- et micro-particulaires
Bio-analyse et contrôle qualité
Développement de méthodes analytiques de candidats-médicaments. Méthodes spectroscopiques et séparatives reposant essentiellement sur la fluorescence, chromatographie liquide haute performance et électrophorèse capillaire.
Directrice d’unité Caroline Gaucher
Campus Brabois Santé Bâtiment AB, 1er étage 9, avenue de la Forêt de Haye – BP 20199 54505 Vandoeuvre Les Nancy Cedex Tél: +33 3 72 74 73 04
Le 13 mai 2025 aura lieu la première Journée de l’axe BioMatériaux de la FRMNGE au Pôle Santé de l’Université de Reims.
Submission deadline:April 18th, 2025
Registration deadline:May 4th, 2025
Au programme
Conférences invitées
Présentations de résultats scientifiques : Chercheur.se.s / post-doctorant.e.s / doctorant.e.s
Présentations de plateformes
Cette journée a pour objectif de mettre en valeur la recherche et les chercheurs.ses dans le domaine des Biomatériaux dans la région Grand Est. Cette journée entre les opérateurs des plateformes et leurs utilisateurs vise également à sensibiliser tous les partenaires potentiels aux possibilités de collaboration, à rapprocher les équipes impliquées en tant qu’opérateurs ou bien utilisateurs et à initier des projets collaboratifs.
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Les chercheur.se.s / post-doctorant.e.s / doctorant.e.s peuvent soumettre un résumé pour une présentation orale ou un poster avant la date limite du 11 avril202518 avril2025.
Pour les responsables de plateforme souhaitant faire une présentation, il n’est pas obligatoire de soumettre un résumé.
Cette journée a été organisée avec le soutien de la région Grand Est et des instituts Carnot MICA et Icéel par le projet FPMAT.
Bilan de l’école thématique « Biomatériaux »
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1ᵉʳ Workshop Mat4RAD – Matériaux pour environnements radiatifs
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