Thèse Implants Bio-Résorbables à Base de Magnésium - Mécanismes de Dissolution et Conception Prédictive H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Lille École doctorale : Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement Laboratoire de recherche : UMET - Unité Matériaux Et Transformations Direction de la thèse : Rajashekhara SHABADI ORCID 0000000305435188 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-15T23:59:59 Magnesium-Based Bioresorbable Implants - Dissolution Mechanisms & Predictive Design
Joint Supervision: Université de Lille (UMET), France & Indian Institute of Science (IISc), Bengaluru, India

Proposed Start Date: Fall 2026

Framework: International Associated Laboratory (LAI) BIORESORB

1. Research Context
Magnesium-based bioresorbable implants are emerging as a transformative alternative to permanent metallic implants in orthopedic and reconstructive surgery. However, precise control and prediction of degradation kinetics in physiological environments remain major scientific challenges. This PhD project aims to establish fundamental and quantitative understanding of dissolution mechanisms in novel low-alloyed magnesium systems.

2. Scientific Objectives
- Establish composition-microstructure-corrosion relationships in low-alloyed Mg alloys.
- Investigate degradation mechanisms under complex physiological environments (pH, ions, proteins, simulated body fluids).
- Perform advanced multi-scale characterization (SEM, XRD, electrochemical analysis).
- Develop predictive models integrating metallurgical and biological parameters.
- Contribute to a structured France-India research pipeline from alloy design to biological validation.

3. Structure of the Cotutelle
The doctoral candidate will be enrolled in a cotutelle agreement between Université de Lille and IISc Bengaluru. Research stays will be distributed between both institutions, enabling complementary expertise: alloy design, processing and advanced characterization at UMET; biological evaluation and environment-specific degradation analysis at IISc.

4. Expected Candidate Profile
- Master's degree in Materials Science, Metallurgy, Corrosion, Biomaterials, or Mechanical Engineering.
- Strong background in physical metallurgy and microstructural characterization.
- Knowledge of corrosion science or electrochemistry is highly desirable.
- Experimental competence and ability to work independently.
- Strong academic record and motivation for interdisciplinary research.
- Proficiency in English.

5. Strategic Positioning
This PhD is a core scientific pillar of the LAI BIORESORB initiative and aims to reinforce long-term France-India collaboration in advanced biomaterials. It is expected to generate high-impact publications, strengthen international mobility, and contribute to the development of next-generation bioresorbable implants.

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Les biomatériaux métalliques jouent un rôle central dans les dispositifs médicaux implantables utilisés en chirurgie orthopédique et reconstructive. Les implants métalliques conventionnels, généralement à base de titane, d'aciers inoxydables ou d'alliages de cobalt-chrome, offrent d'excellentes propriétés mécaniques et une grande stabilité à long terme. Toutefois, leur caractère permanent constitue souvent une limitation clinique importante, car ils peuvent nécessiter une seconde intervention chirurgicale pour être retirés après la guérison du tissu. Cette contrainte augmente les risques opératoires, les coûts de santé et la charge pour les patients.

Dans ce contexte, les alliages de magnésium bio-résorbables suscitent un intérêt croissant au sein de la communauté scientifique et médicale. Grâce à leur densité proche de celle de l'os, à leurs propriétés mécaniques favorables et à leur capacité à se dégrader progressivement dans l'organisme, ces matériaux représentent une alternative prometteuse aux implants métalliques permanents. Le magnésium, élément naturellement présent dans le corps humain et impliqué dans de nombreux processus biologiques, offre en outre une bonne biocompatibilité et un potentiel pour stimuler la régénération osseuse.

Cependant, malgré ces avantages, l'utilisation clinique généralisée des implants en magnésium reste limitée par un défi scientifique majeur : la maîtrise de la cinétique de dégradation dans les environnements physiologiques. En effet, une dégradation trop rapide peut entraîner une perte prématurée de support mécanique et une accumulation locale de produits de corrosion, tandis qu'une dégradation trop lente peut compromettre l'objectif même des implants résorbables. La compréhension des mécanismes de corrosion du magnésium dans des milieux biologiques complexes - comprenant des variations de pH, la présence d'ions, de protéines et d'autres composants biologiques - demeure encore incomplète.

Ces phénomènes de dégradation sont fortement influencés par la composition chimique de l'alliage, sa microstructure et les conditions environnementales. Les alliages de magnésium faiblement alliés constituent une voie particulièrement prometteuse pour améliorer la biocompatibilité et réduire les risques liés à l'introduction d'éléments potentiellement toxiques. Toutefois, les relations fondamentales entre composition, microstructure et comportement de dissolution doivent encore être élucidées de manière quantitative.

Dans ce cadre, une approche intégrée combinant élaboration métallurgique, caractérisation multi-échelle, analyses électrochimiques et modélisation prédictive apparaît essentielle pour mieux comprendre et contrôler la dégradation des alliages de magnésium destinés aux implants bio-résorbables. Le développement de tels matériaux nécessite également une collaboration étroite entre les disciplines de la science des matériaux, de la corrosion et de la bio-ingénierie.

Le projet de thèse proposé s'inscrit dans cette dynamique scientifique et vise à contribuer à une meilleure compréhension des mécanismes de dissolution des alliages de magnésium faiblement alliés dans des environnements physiologiques complexes. Il s'inscrit également dans une coopération scientifique internationale entre l'Université de Lille (UMET) et l'Indian Institute of Science (IISc) dans le cadre du Laboratoire Associé International (LAI) BIORESORB, dont l'objectif est de structurer une recherche de pointe sur les biomatériaux métalliques bio-résorbables et leurs applications biomédicales.

Le candidat ou la candidate devra être titulaire d'un Master (ou diplôme équivalent) en science des matériaux, génie métallurgique, biomatériaux, corrosion, génie mécanique ou dans un domaine scientifique étroitement lié.

Les candidats devront présenter une solide formation en métallurgie physique, caractérisation des matériaux et relations microstructure-propriétés des matériaux métalliques. Des connaissances en science de la corrosion, électrochimie ou biomatériaux constitueront un atout important, en particulier pour l'étude des mécanismes de dégradation des matériaux métalliques en milieux aqueux ou physiologiques.

Le candidat devra posséder de bonnes compétences expérimentales et une familiarité avec certaines techniques de caractérisation des matériaux telles que la microscopie électronique à balayage (SEM), la diffraction des rayons X (XRD), l'analyse métallographique ou les méthodes d'analyse électrochimique. Une expérience préalable en élaboration d'alliages, en analyse de corrosion ou en caractérisation de surface serait appréciée.

Le projet de thèse se situe à l'interface entre science des matériaux, corrosion et applications biomédicales. Le candidat devra donc être motivé pour travailler dans un environnement interdisciplinaire et développer des compétences couvrant à la fois les aspects métallurgiques et les interactions matériau-environnement biologique.

La thèse sera réalisée dans le cadre d'une cotutelle internationale entre l'Université de Lille (France) et l'Indian Institute of Science (IISc, Bengaluru, Inde). Le candidat devra être disposé à effectuer des séjours de recherche dans les deux institutions et à évoluer dans un environnement scientifique international.

Le profil recherché inclut :

Un excellent niveau académique et de fortes capacités analytiques

Une aptitude à mener des travaux de recherche de manière autonome

Un intérêt marqué pour la recherche interdisciplinaire et internationale

Une forte motivation pour la recherche expérimentale en matériaux avancés

De bonnes compétences en communication scientifique et rédaction

Une bonne maîtrise de l'anglais scientifique (écrit et oral)

Les candidats faisant preuve de curiosité scientifique, d'esprit d'initiative et d'une forte motivation pour contribuer au développement de nouveaux implants métalliques bio-résorbables seront particulièrement encouragés à candidater.