De la fabrication additive à l'impression 3D/4D 3
Inovations de rupture
Jean-Claude André
iSTE Éditions
Préface11
Jean-Charles Pomerol
Avant-propos15
Remerciements29
Introduction31
Partie 1. Matière informée programmable et impression 4D39
Introduction de la partie 141
Chapitre 1. Matière programmable ou matière informée, organisation stimulée, 4D printing53
1.1. Introduction54
1.2. Auto-organisation naturelle (spontanée)56
1.2.1. Non-linéarités56
1.2.2. Atteinte de la forme souhaitée ?59
1.3. Matière informée62
1.3.1. Polymères actifs - Muscles photochimiques64
1.3.1.1. Transformations photochimiques64
1.3.1.2. Effets thermiques sur des polymères68
1.3.1.3. Autres systèmes70
1.3.2. Modifications physiques74
1.3.3. Déformation de pièces métalliques76
1.3.3.1. Gouttes76
1.3.3.2. Architectures magnétiques orientées76
1.3.3.3. Alliages à mémoire de forme76
1.3.4. Conclusion78
1.4. Une transition vers l'impression 4D : les robots nageurs78
1.5. Impression 4D83
1.5.1. Automates et robots86
1.5.2. Origamis91
1.5.3. Octobot94
1.5.4. Objets massifs95
1.6. Conclusion97
1.7. Bibliographie100
Partie 2. Matière informée vivante et bio-impression (bioprinting)117
Introduction de la partie 2119
Chapitre 2. Technologies du bioprinting141
2.1. Introduction142
2.2. Complexité tissulaire146
2.3. Technologies de bioprinting154
2.3.1. Préparation des cellules158
2.3.2. Technologies génériques de bioprinting160
2.3.2.1. Numérisation de l'échafaudage161
2.3.2.2. Procédés163
2.3.2.3. Options commerciales170
2.3.3. Matériaux171
2.3.3.1. Matériaux biocompatibles171
2.3.3.2. Matériaux vivants174
2.3.4. Couplages procédés-matériaux176
2.3.5. Croissance cellulaire ultérieure178
2.4. Remarque 4D-bioprinting180
2.5. Autres applications180
2.5.1. Applications biologiques180
2.5.2. Se nourrir grâce au bioprinting ?182
2.5.3. Bioluminescence et électronique182
2.5.4. Bio-bots ou soft robots réalisés en fabrication additive de type bioprinting182
2.6. Conclusion185
2.7. Annexe : impression 3D pour applications biologiques187
2.8. Remarque : système à échafaudage naturel188
2.9. Bibliographie189
Chapitre 3. Quelques exemples de tissus bio-imprimés 3D209
3.1. Introduction210
3.2. Travaux sur le cartilage212
3.2.1. Généralités sur le cartilage214
3.2.1.1. Définition214
3.2.1.2. Difficultés à prendre en compte lors de la conception d'une surface cartilagineuse216
3.2.2. Défauts cartilagineux et traitements217
3.2.2.1. Considérations économiques et contraintes (Denis, 2017 ; Gelen-Klinik, 2016)217
3.2.3. Bio-impression de cartilage218
3.2.3.1. Techniques de bioprinting pour les tissus ostéo-articulaires219
3.2.3.2. Analyse concernant les différents matériaux utilisés et leur utilité222
3.2.4. Résultats principaux223
3.3. Bioprinting de la peau228
3.3.1. Généralités sur la peau229
3.3.2. Bioprinting de la peau231
3.3.3. Conclusion236
3.4. Os236
3.4.1. Généralités sur la composition de l'os237
3.4.1.1. Composition chimique238
3.4.2. Bioprinting de l'os239
3.4.2.1. Matériaux inertes et échafaudages240
3.4.2.2. Autres éléments241
3.4.3. Conclusion241
3.5. Bioprinting et cancer242
3.5.1. Exemples243
3.5.1.1. Hétérogénéité tumorale243
3.5.1.2. Angiogenèse et vascularisation tumorale244
3.5.1.3. Recherche fondamentale244
3.5.2. Conclusions et perspectives245
3.6. Conclusion246
3.7. Bibliographie248
Chapitre 4. Questions éthiques et responsables259
4.1. Introduction260
4.2. Réflexion sur l'acceptabilité du bioprinting261
4.2.1. Résultats bruts de l'enquête263
4.2.1.1. Analyse critique des résultats bruts272
4.2.1.2. Analyses croisées276
4.2.2. Discussion générale : à qui se fier ?279
4.2.3. Conclusion provisoire280
4.3. Éthique et bioprinting286
4.3.1. Éléments de cadrage289
4.3.2. Retour sur le concept d'éthique294
4.3.3. Que peut-on envisager ?300
4.3.3.1. La recherche ; vers une approche responsable301
4.3.3.2. Comités d'éthique305
4.3.3.3. Applications310
4.3.3.4. A-t-on le temps avec nous ?312
4.3.4. Pour conclure314
4.4. Gouvernance de la recherche en bioprinting : maîtriser la convergence318
4.4.1. Retour sur l'impression 3D319
4.4.1.1. Fabrication additive319
4.4.1.2. Bioprinting320
4.4.2. Promesses de la convergence NBIC et du bioprinting322
4.4.2.1. Convergence NBIC322
4.4.2.2. Convergence BP323
4.4.2.3. Différences et associations entre promesses324
4.4.3. Convergence325
4.4.4. Comparaisons326
4.4.4.1. Retour rapide sur l'interdisciplinarité326
4.4.4.2. Des faits concernant la convergence NBIC327
4.4.4.3. Des faits concernant la convergence BP329
4.4.4.4. Pratique de l'interdisciplinarité329
4.4.5. Questions épistémologiques331
4.4.5.1. Épistémologie332
4.4.5.2. Conduite de projet interdisciplinaire333
4.4.5.3. Conséquences334
4.5. Conclusion336
4.6. Bibliographie338
Chapitre 5. Questions d'épistémologie et de modélisation355
5.1. Introduction356
5.2. L'approche EP (vue par un possible divergent, plutôt HE) (André et Larger, 2016)364
5.3. L'approche HE369
5.4. Complexité et bioprinting373
5.4.1. Complexité ?374
5.4.2. Une première réflexion pour l'action380
5.5. Retour sur la complexité385
5.5.1. Complexité et approche système390
5.5.1.1. Déterminisme et chaos393
5.5.1.2. Des rappels et des définitions en systémique395
5.5.1.3. « Théorie générale des systèmes » (Von Bertalanfy, 2012)399
5.6. Bases de réflexion sur la modélisation400
5.6.1. Méthodes de tir ou de Monte-Carlo400
5.6.2. Analogie avec des travaux de David Bohm ?404
5.6.3. Différenciation cellulaire405
5.6.4. Changement(s) d'échelle(s)407
5.6.5. Des questions pour une modélisation réaliste408
5.6.6. Mise à disposition d'un repère opératoire409
5.6.7. Méthodologie organisationnelle410
5.7. Conclusion416
5.8. Bibliographie420
Conclusion435
Postface439
Index461
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463
Sommaire de De la fabrication additive à l'impression 3D/4D 2
465