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Imprimer en 3D des prothèses d'os

L'os est un matériau composite naturel et complexe, d'une solidité et d'une résistance surprenante malgré sa légèreté. Des scientifiques ont mis au point un polymère imprimable en 3D et doté de propriétés mécaniques similaires.

Technologies industrielles

L'association étonnante des propriétés de l'os naturel résulte en grande partie de l'arrangement hiérarchique du collagène (une protéine souple) avec l'hydroxyapatite (une substance minérale rigide). Il est important d'améliorer les matériaux de remplacement de l'os, mais il est difficile de reproduire sa structure, sa fonction et ses propriétés. Sans oublier qu'il faut utiliser des matériaux non toxiques pour les tissus vivants. Les chercheurs du projet VINDOBONA (Vinyl photopolymer development of bone replacement alternatives), financé par l'UE, ont mis au point des matériaux spéciaux répondant à toutes ces contraintes, et capables d'être mis en forme par une imprimante 3D. L'équipe a choisi comme monomères des carbonates et des esters vinyliques réagissant à la lumière, à cause de leur très faible cytotoxicité par rapport aux acrylates classiques. Leur réactivité plus faible que les acrylates a été compensée par l'ajout de thiols. Ces produits révolutionnaires ont été approuvés par la Food and Drug Administration des États-Unis, ce qui en fait d'excellents candidats pour les utilisations médicales. Les scientifiques de VINDOBONA ont synthétisé de nouveaux carbonates et esters vinyliques. Ils ont ensuite testé leur réactivité en tant qu'homopolymères (formés uniquement des composés vinyliques) et en copolymérisation dans le cadre d'un processus en une seule étape tirant parti de leur réactivité exceptionnelle avec des alkyl thiols. Les tests de cytotoxicité conduits sur des cellules souches, ainsi que les tests in vitro de dégradation des homopolymères, ont confirmé leur biocompatibilité et leur stabilité. Les chercheurs ont optimisé les formulations copolymères thiols-esters vinyliques pour améliorer l'élasticité et la résistance aux impacts, et ont imprimé des échantillons par stéréolithographie. Le nouveau matériau compatible avec l'impression 3D a montré des propriétés similaires à celles de l'os naturel. De nouveaux modèles pour tests in vivo devraient suivre. Les chercheurs ont mis en place des partenariats avec plusieurs PME européennes, intéressées à commercialiser le système, ouvrant la voie à des prothèses d'os bien plus économiques, pour des millions de citoyens.

Mots‑clés

Impression 3D, os, prothèses d'os, polymère, vinyle, thiols

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