Cette technique moderne, puissante et sensible est utilisée pour analyser la composition élémentaire et chimique de la surface des matériaux incluant les échantillons conducteurs et isolants tels que les minéraux et les matières organiques (polymères, matériaux biologiques, etc.).

Le procédé est basé sur l'irradiation de la surface du matériau par un faisceau d'ions primaires énergétique qui pulvérise la surface à des énergies entre 1 et 30 keV. Cela cause l'émission de particules secondaires (atomes, ions, molécules) qui sont analysées par des techniques conventionnelles de spectroscopie de masse.

Informations fournies :

• Des profils jusqu'à plusieurs microns de profondeur peuvent être obtenus par l'analyse et le suivi des ions enlevés en fonction du temps.
• La masse, la position et l'intensité de chaque ion secondaire sont enregistrées à chaque pixel pour fournir de l'information avec une résolution spéciale avec l'intensité de chaque espèce.
• La distribution des espèces chimiques peut être définie avec une résolution de 1 µm. La masse est définie dans deux milliunités de masse atomique ou mieux.

Cette technique est largement utilisée pour étudier la chimie des surfaces solides. Les matériaux qui sont conducteurs ou isolants peuvent être analysés. L'échantillon est irradié avec des photons à partir d'une source douce de rayons X avec une énergie bien définie. Cela cause l'éjection des électrons de cœur qui ont une énergie de liaison (Eb) plus petite que celle des photons incidents. L'énergie cinétique (Ek) des électrons émis est donnée par : Ek = hv - Eb - Φ, où hv est l'énergie du photon rayon X et Φ est la fonction travail, l'énergie nécessaire à l'électron pour se libérer de la surface. Comme l'énergie cinétique des photoélectrons émis est unique pour chaque élément, les propriétés élémentaires et chimiques de tous les éléments du tableau périodique, sauf l'hélium et l'hydrogène, sont fournies par cette technique.

Informations fournies :

• Composition atomique de la surface.
• Environnement chimique.
• Nombre d'oxydation.
• Profil de profondeur.
• Épaisseur de la surcouche.
• Plasmons, réorganisations.
• Fond inélastique.
• Niveau de Fermi.

Cette technique rapide, précise et pratique est une méthode non destructive qui fournit de l'information sur les types de liens présents dans un matériau et peut souvent nous permettre d'identifier exactement le matériau utilisé. Des rayons infrarouges (IR) sont utilisés pour exciter les modes vibrationnels d'une molécule en phase gazeuse ou absorbée sur une surface. Le spectre IR transmis ou réfléchi peut être analysé par un spectromètre. Les bandes d'absorption apparaissent comme des pics dans le spectre. Une amélioration considérable de la sensibilité est obtenue par l'utilisation de la méthode de transformation de Fourier. Nous avons deux systèmes :

• FTIR-ATR (Attenuated Total Reflection) utilisé pour améliorer la sensibilité de la surface.
• FTIR-PAS (Photoacoustic) utilisé pour analyser le matériau en deux modes : Step-scan et Rapid-scan, et peut être utilisé pour les profils de profondeur.

Informations fournies :

• Liens moléculaires.
• Identification moléculaire.
• Réactions chimiques de surface.
• Ramifications.
• Orientation des molécules absorbées.

Avantages :

• Peut déterminer la structure secondaire des protéines dans les liquides et les solides.
• Peut analyser de petits échantillons de différentes formes (fibres, particules), copolymères, films, semi-solides, gels et liquides.

Le système Biacore est un biosenseur optique basé sur la technique de la résonance plasmon de surface (SPR) qui mesure le changement d'angle de résonance plasmon de surface dû à la liaison de surface de molécules de grande taille. Cela permet le suivi en temps réel d'interactions spécifiques entre des ligands liés à la surface et des macromolécules dans de nombreux cas biologiquement pertinents.

La méthode possède un nombre croissant d'applications, comme :

• l'étude cinétique des interactions anticorps-antigène.
• la surveillance de l'assemblage de gène en phase solide.
• le suivi de l'activité enzymatique sur l'ADN et de l'hybridation.
• l'étude des interactions entre des ligands liés à la surface et l'ARN.

Dans l'appareil Biocore, la substance à analyser s'écoule sur un ligand immobilisé, et un signal SPR, qui dépend des changements de concentration massique à la couche senseur-surface, est détecté en temps réel.

La méthode fournit des informations détaillées sur l'équilibre et/ou les constantes de liaison cinétique.

Ces senseurs constituent l'un des types les plus éminents d'observation directe, sans étiquette, d'interaction biomoléculaire. Les plasmons de surface sont des oscillations longitudinales de charges libres sur la surface d'un film métallique qui peut être excité dans des conditions spécifiques de réflexion interne totale de la lumière polarisée dans un plan. Dans ces conditions, le vecteur d'onde de l'onde évanescente est égal au vecteur onde de la surface du plasmon, et une fraction de la lumière incidente est absorbée, ce qui diminue l'intensité de la lumière réfléchie. Cela se produit pour un angle d'incidence spécifique (θ°), à une longueur d'onde donnée (λ), et est une fonction des propriétés diélectriques du milieu de l'échantillon et, ainsi, son indice de réfraction.

ICP-MS est une méthode pour l'analyse élémentaire de traces. Elle est capable d'analyse multiélémentaire pour la plupart des éléments dans la gamme de masse de lithium à l'uranium. L'échantillon liquide est introduit dans le plasma. Dans le cas d'un échantillon solide, un procédé de préparation approprié est nécessaire (dissolution, extraction, etc.).

ICP-MS couple la source d'excitation d'un plasma d'argon inductivement couplé avec un spectromètre de masse quadripolaire. Les ions produits dans le plasma passent à travers l'orifice dans une zone d'interface qui est maintenue à 1 Torr. Les ions sont échantillonnés à travers le prochain orifice dans un second cône pour former un faisceau d'ions. Une série d'optique ionique forme le faisceau d'ions et rejette les photons aussi générés par le plasma d'argon. Le spectromètre de masse quadripolaire sépare les ions selon leur rapport masse/charge, permettant à seulement une seule masse spécifiée de passer à travers à n'importe quel moment. Les ions sont détectés par un canal multiplicateur d'électrons.

Avantages :

• Une technique rapide et multiélémentaire qui peut fournir des données significatives sur au moins 75 éléments en quelques minutes.
• Une gamme dynamique qui est linéaire sur 5 à 6 ordres de grandeur.
• Détermination des concentrations et des ratios isotopiques élémentaires.
• Les spectres sont relativement simples et faciles à interpréter.

Applications :

• Alliages.
• Polymères.
• Céramique.
• Matériaux biologiques.
• Produits pharmaceutiques.
• Acides minéraux de haute pureté.
• Solvants organiques.

Le LV-SEM est une technique puissante qui a grandement amélioré la possibilité d'analyser une vaste variété de spécimens uniques d'une manière non destructive.

Cet outil intègre les fonctions d'un High Vacuum SEM et d'un Low Vacuum SEM dans un seul instrument et est couplé avec une Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS).

De nombreux avantages rendent cette méthode intéressante :

• La possibilité de travailler avec des échantillons non enrobés qui peuvent être conservés pour une utilisation ultérieure.
• La déshydratation dans une série d'éthanol n'est pas nécessaire.
• La possibilité de faire varier le vide, ce qui permet l'observation de produits biologiques.
• Plusieurs matériaux organiques et inorganiques, conducteurs et isolants, peuvent être facilement observés et identifiés.
• Il offre l'option d'observer les échantillons à différentes températures (-50 à 80°C).
• Energy Dispersive X-ray Spectrometer (EDS) détecte toutes les caractéristiques des rayons X émis à partir d'un spécimen simultanément.
• LV-SEM/EDS permet d'analyser un spécimen contenant plusieurs types d'éléments dans un court laps de temps.
• Les procédures complètes d'analyse quantitative et qualitative peuvent être combinées avec les cartes digitales, la distribution des éléments d'aire et de ligne des rayons X en utilisant les propriétés d'intégration du LV-SEM-EDS.

LV-SEM est donc une méthode simple, rapide et reproductible qui est applicable à différents spécimens.

Ce système, unique au Québec, est utilisé avec le LV-SEM pour la préparation d'échantillons biologiques. Il présente de nombreux avantages :

• Il effectue des coupes fines à travers les tissus mous, comme les muscles ou la moelle épinière, et les matériaux durs, comme l'émail dentaire, sans endommager les matériaux ou perturber l'interface entre les différentes substances.
• Il polit les surfaces planes avec des forces faibles qui minimisent la distorsion ou autre impact structurel sur l'échantillon.
• La qualité de la surface de la coupe est significativement améliorée par rapport à celle de la ligne de coupe.
• Le temps requis pour faire une coupe est réduit.
• Moins de force est directement transférée à l'échantillon et moins de chaleur est générée à la surface de coupe.
• La quantité de débris de coupe qui est introduite à la surface de coupe est réduite.

Cet appareil est un système de capture 3D sans contact, capable d'acquérir des données géométriques denses sur des surfaces complexes.

Un faisceau de lumière provenant d'une seule source (un laser, une lampe, etc.) est divisé en plusieurs faisceaux de lumière à l'aide de deux miroirs plats ou plus.

Ces faisceaux sont ensuite combinés pour créer un motif d'interférence.

Le résultat souhaité est de trouver des bandes de lumières alternantes appelées franges.

Les franges sont lumineuses là où les faisceaux s'additionnent de manière constructive et sombres là où ils s'annulent mutuellement.

Cet outil présente un vaste éventail d'applications. Toutes sortes de matériaux dans différents stades de transformation et même les objets translucides peuvent être mesurées avec une précision de quelques microns, voire nanomètres, sans contact.

Il nous permet de réaliser plusieurs types de mesures :

• Mesure de parties individuelles pour l'acquisition et l'inspection de la forme.
• Mesure de céramique, de silicone, de peau humaine, de caoutchouc, etc.
• Mesure de la rugosité.

Nous utilisons cette technique spécialement pour déterminer la topographie de surface d'un biomatériau, ce qui nous permet d'évaluer sa rugosité et sa porosité.

Cet instrument est utilisé pour mesurer l'angle de contact entre un liquide et la surface d'un biomatériau dans le but de déterminer la mouillabilité et l'énergie libre de surface, ce qui est une indication du comportement hydrophobe/hydrophile des matériaux. La mouillabilité est un aspect très important de plusieurs surfaces, spécialement dans les applications de revêtements. Des angles de contact entre 0° et 30° sont typiques pour une surface hydrophile, alors que des angles de contact >60° indiquent une surface hydrophobe. Les surfaces avec une hydrophobicité sont connues pour produire des angles jusqu'à 150°.

Informations fournies :

• Informations sur la surface la plus élevée (environ 1 nm).
• Tension superficielle (énergie libre de surface).
• Équilibre hydrophile/hydrophobe.
• Relaxations de surface.
• Hystérisis de contact.
• Rugosité.

Applications :

• Étude de l'adhérence.
• Comportement de mouillage.
• Qualité des liens.
• Traitement et revêtement de surface sur les biomatériaux, les fibres, les polymères, les gaufrettes semi-conductrices.
• Étude d'absorption.

Cet appareil d'analyse thermique est lié à un spectromètre de masse et nous permet d'étudier le profil thermique et le comportement de la dégradation d'un échantillon.

Mesures avec Differential scanning calorimeter (DSC) :

La variation de température et le débit de chaleur associé aux transitions dans les matériaux en fonction du temps et de la température. Ces mesures fournissent des informations qualitatives et quantitatives sur les changements physiques et chimiques qui impliquent des processus endothermiques et exothermiques, ou des changements dans la capacité thermique.

Mesures avec Thermo-gravimetric analysis (TGA) :

La masse de l'échantillon varie en fonction de la température. Cette information peut être utilisée pour évaluer les compositions ou pour caractériser les phénomènes tels que l'évaporation et le séchage, la décomposition, l'oxydation et la stabilité oxydative.

La microscopie à force atomique est une technique pour mesurer la topographie de surface. Les utilisations de cette technique, pour étudier l'absorption des protéines, la thrombose induite par les surfaces et les interactions cellule-surface, sont bien connues. Elle fournit des opportunités uniques pour visualiser les interactions cellulaires et moléculaires dépendantes des surfaces en trois dimensions, sur une échelle d'un nanomètre (nm), et dans des environnements aqueux. Le principe implique une mesure directe de la force entre une petite pointe (rayon d'environ 50 nm) et une surface. La déflexion du porte-à-faux (ressort de mesure de la force, <1 N/m) est détectée par un rayon laser réfléchi. Des forces normales (déflexion du porte-à-faux) et latérales (torsion du porte-à-faux) peuvent être détectées par une photodiode à quatre segments.

Un ordinateur peut acquérir une représentation bidimensionnelle de la topologie d'une interaction pointe-surface constante qui peut inclure des forces de Van der Waals, des interactions électrostatiques, des interactions spécifiques et des forces capillaires.

Informations fournies :

• Topographie.
• Forces pointe-surface.
• Propriétés mécaniques locales.
• Nanotribologie (frottement).

La cytométrie en flux est utilisée pour rapidement compter et identifier des bactéries, des cellules et d'autres particules biologiques. Le cytomère de flux fonctionne en passant les cellules à travers un rayon laser en un courant continu et en file indienne. Chaque cellule diffuse une partie de la lumière laser et aussi émet une lumière fluorescente excitée par le laser. Le cytomètre mesure un nombre de facteurs, basé sur la diffusion et l'émission, et utilise ces données pour différentier et compter les types de cellules dans le mélange.

Pour l'analyse cytométrique en flux, le système XL possède les capacités suivantes :

• Analyse jusqu'à 4 couleurs d'immunofluorescence.
• Débit de jusqu'à 100 échantillons par heure.

D'autres applications multi-couleurs incluent :

• Analyse d'ADN multiparamétrique.
• Études plaquettaires.
• Énumération des réticulocytes.
• Biologie cellulaire / études fonctionnelles.
• Large gamme d'applications de recherche.

Cet appareil est largement utilisé en biologie cellulaire, biochimie et biologie moléculaire pour déterminer :

• le poids moléculaire d'une solution et évaluer son degré d'homogénéité.
• les constantes de stœchiométrie et d'équilibre pour les macrosolutés en interaction.
• la forme hydrodynamique globale d'un macrosoluté en solution.
• si des agrégats existent et si c'est un processus réversible ou irréversible.

Deux méthodes sont utilisées pour fournir des données :

1. Vitesse de sédimentation qui est réalisée à une vitesse de rotor élevée et qui permet le calcul de :

• Coefficient de sédimentation.
• Coefficient de diffusion.
• Masse effective.
• Informations sur la forme.
• Poids moléculaire.

2. Équilibre de sédimentation qui est réalisée à une vitesse de rotor basse et qui permet le calcul de :

• Poids moléculaire.
• Homogénéité.
• Constante d'association.
• États d'agrégation.

Ces systèmes sont des méthodes très sensibles qui nous permettent d'étudier l'agrégation plaquettaire.

Les domaines d'application sont :

• Toxicologie.
• Diagnostics du stade thrombocytaire de l'homéostasie.
• Évaluation de la vitalité des plaquettes durant une transfusion de sang.
• Diagnostics des perturbations homéostatiques congénitales et acquises.

L'appareil SGT 9100 est l'une des infrastructures les plus efficaces pour tester la fatigue des stents qui utilisent un système de mesure au laser sans contact pour mesurer la conformité des vaisseaux simulés.

Des tubes en latex de caoutchouc naturel sont utilisés pour simuler les artères humaines, et deux ensembles de pompes électrodynamiques sur les deux côtés du tube en latex rempli de solution saline recréent la pression systolique et diastolique dans les artères simulées. Chaque pompe se rapproche et s'éloigne axialement de l'autre pour déplacer le fluide. Le tube en latex se dilate ou se contracte pour garder le volume constant. Ce sont cette contraction et cette dilation qui imitent l'action des artères humaines et qui appliquent des forces circonférentielles aux stents.

Un système de mesure au laser surveille et enregistre la conformité du tube (diamètre en fonction de la pression).

• La machine est capable de maintenir une conformité de vaisseau préétablie et produit un fichier électronique avec divers résultats et paramètres initiaux du test.
• Avec une capacité maximale de 12 stents, cette machine est conçue pour conduire des tests de fatigue accélérés dans des conditions physiologiques à des fréquences variables (40-60 Hz) pour des stents au diamètre variant entre 5 et 10 mm.
• La durée du test de fatigue dépend de la conception des stents. La durée du test peut être de 3 à 5 mois pour ~400 millions de cycles et dépend du cycle du test de fatigue déterminé durant le test initial des stents.

Le système MTS-Bionix est une machine de traction servo-hydraulique. Il offre de la flexibilité quand sont réalisés des tests dynamiques et statiques à faible force et permet des possibilités inégalées pour réaliser un large éventail de tests sur des matériaux, des biomatériaux, des composants, etc.

Caractérisation des propriétés des biomatériaux :

• Rendement et limite d'élasticité.
• Caractéristiques de fluage et de viscoélasticité.
• Caractéristiques de la fatigue.
• Ténacité et mécanique de la fracture.
• Caractéristiques de l'usure.
• Coefficient de dilatation thermique.
• Module d'élasticité.
• Coefficient de Poisson.

L'instrument de test ElectroForce 3200 fournit des tests de fatigue précis de biomatériaux et spécimens biologiques dans un environnement clos. La possibilité de charger des spécimens et de simuler des conditions biologiques in vivo de manière précise est requise pour les dispositifs médicaux et le génie tissulaire. L'instrument peut être utilisé pour évaluer les biomatériaux, les échafaudages, les échantillons de tissus natifs et les constructions issues du génie tissulaire.

Cet équipement est nécessaire pour fabriquer les fibres de nanocomposite qui attirent l'attention dans le génie tissulaire (artère, cartilage, muscles et échafaudages nerveux), et qui seront développées pour la reconstruction et la réparation de tissus. Un tel équipement n'est pas disponible à des fins de recherche au Canada. L'équipement sera installé au IMI, pour des raisons et des conditions similaires à celles de l'équipement mentionné ci-dessus.

Pour nos études histologiques, SEM et TOF-SIMS de matériaux durs tels que les implants en métal, en céramique ou en nanofibre composite, nous avons besoin d'un équipement pour la préparation de spécimens capable de couper et broyer des échantillons tout en conservant l'interface entre l'implant et le tissue biologique dans le but d'apprécier la croissance du tissu et son intégration. Ce système de coupe sophistiqué est aussi nécessaire pour observer les caractéristiques topographiques et compositionnelles de matériaux durs découpés en haute résolution.

TD System 3000 produit une flamme très stable et thermiquement efficace qui livre jusqu'à 140 000 Btu/h (lorsqu'il est utilisé avec du carburant de propylène).

Ce haut niveau d'énergie permet de réaliser des revêtements de qualité supérieure tout en pulvérisant à des taux de déposition très élevés... jusqu'à 45 lbs/h.

Ces systèmes élargissent l'étendue de tests, fournissant un ordre de grandeur d'amélioration aux mesures de déplacement à faible amplitude.

Ce nettoyeur à ultrasons de 5,7 L est nouveau. Le nettoyeur à sons Bransons élimine le sang, les protéines et les contaminants liés à la stérilisation des instruments médicaux et dentaires, et le flux des appareils électroniques. Ils nettoient aussi en profondeur pour enlever la saleté, la graisse, les cires et les huiles usées des interrupteurs, des engrenages, des parties métalliques et en plastique et des assemblages. Le réservoir de nettoyage est évidé pour moins de déversements et de gouttes. Un boîtier en plastique durable et résistant aux chocs supporte les solutions de nettoyage et les environnements les plus durs. Le boîtier est léger pour une utilisation sur table. Les réservoirs sont en acier inoxydable. La fréquence de balayage assure un nettoyage uniforme dans tout le réservoir. Toutes les unités disposent de transducteurs empilés industriels de 40 Hz.

Conçu pour opérer dans un environnement d'incubation à 37°C (98.6 °F) ou sur la table de laboratoire pour une rotation d'usage général. Doté d'un design compact et peu encombrant et d'un fonctionnement silencieux et efficace. La plateforme striée en mélange de silicone et de caoutchouc se soulève facilement pour le nettoyage. La plateforme peut accueillir plusieurs tailles de plaques à puits, de diapositives à puits imprimées, de plaques de culture, de flacons, de bocaux et de fioles.