Un métal antibactérien imprimé en 3D pour les implants chirurgicaux

Dans le domaine de l’impression 3D médicale, nous discutons souvent de la valeur des filaments plastiques, des résines photopolymères et des technologies silicone qui peuvent contribuer au confort et à la réadaptation des patients recevant un traitement. Cependant, un matériau qui ne doit pas être négligé dans ce domaine est l’utilisation de l’impression 3D métal. Le recours au métal dans le domaine médical revêt une importance capitale dans de nombreux implants, procédures chirurgicales et certaines pièces prothétiques, susceptibles d’accompagner les patients sur une longue durée, voire toute leur vie. L’un des problèmes des pièces médicales, en général, est l’acceptation ou le rejet du matériau étranger lorsqu’il interagit avec le corps humain, pouvant entraîner des effets secondaires indésirables ou des infections. Dans le but de surmonter ces problèmes, des chercheurs de l’université de l’État de Washington (WSU) ont récemment annoncé avoir réussi des tests sur un métal imprimé en 3D spécifiquement conçu être naturellement antibactérien. Cette avancée ouvre la perspective d’une utilisation future de ce matériau pour des implants chirurgicaux.

Lors des tests, le métal imprimé en 3D a démontré une capacité à éliminer 87 % des bactéries responsables d’infections, sans compromettre sa fonction en tant qu’équipement médical implanté ; les tissus environnants ont réagi favorablement à cette nouvelle implantation. L’équipe de recherche de la WSU espère que cette avancée contribuera à maîtriser la propagation des bactéries lors d’interventions chirurgicales courantes, notamment pour des implants tels que ceux utilisés pour la hanche ou le genou. La prolifération bactérienne et les infections qui en découlent pendant et après ces opérations sont la principale cause de rejet des implants. L’introduction de matériaux naturellement résistants, capables d’éliminer les cellules bactériennes nuisibles, pourrait considérablement améliorer les résultats pour de nombreux patients.

Le titane a été utilisé dans des domaines médicaux. (Crédits photo : TrabTech)

Le titane est le métal standard largement utilisé dans les interventions chirurgicales courantes, mais il ne présente pas de propriétés antibactériennes majeures, et son utilisation dans l’industrie médicale est restée inchangée depuis près d’un demi-siècle sur le plan technologique. Cette stagnation a souvent conduit à des infections postopératoires liées à l’accumulation de bactéries sur l’implant. Le risque ne se limite pas à la période immédiate après l’opération, mais peut persister dans les semaines ou les mois qui suivent. Dans les cas les plus graves, les patients peuvent être contraints de subir une nouvelle intervention pour le retrait et le remplacement de l’implant. Cependant, le métal développé par l’équipe de la WSU offre une alternative qui pourrait éliminer la nécessité de ces mesures drastiques, tout en épargnant aux patients la prise d’antibiotiques supplémentaires.

Sur une période de trois ans, les chercheurs ont examiné de près les propriétés médicales et fonctionnelles du métal produit par impression 3D. La composition de ce matériau développé par l’équipe de la WSU comprend un mélange de titane, de tantale et de cuivre. Ce dernier provoque la mort des bactéries au contact de la surface métallique. De plus, l’utilisation du tantale, résistant à la corrosion, favorise la connexion et la croissance des cellules et des tissus dans la zone implantée.

Le professeur Amit Bandyopadhyay, chercheur et coauteur de l’article de recherche, souligne : « Nous devons trouver un moyen par lequel le matériau du dispositif lui-même offre une résistance inhérente – plus qu’un simple contrôle de l’infection à base de médicaments. Pourquoi ne pas changer le matériau lui-même et obtenir une réponse antibactérienne inhérente au matériau lui-même ? ». Le professeur Susmita Bose, coauteur de l’article, explique : « Le plus grand avantage de ce type de dispositif multifonctionnel est qu’il peut être utilisé pour le contrôle des infections ainsi que pour une bonne intégration des tissus osseux. L’infection étant un problème majeur dans le monde chirurgical d’aujourd’hui, si un dispositif multifonctionnel peut faire les deux, il n’y a rien de tel ».

Le professeur Bandyopadhyay fait partie de l’équipe de recherche qui cherche à affiner le développement et les propriétés du métal imprimé en 3D. (Crédits photo : WSU Photo Services)

Les recherches sur le métal imprimé en 3D résistant aux bactéries se poursuivent avec l’objectif d’amplifier ses propriétés antibactériennes de 87 % à 99 %. L’équipe cherche également à évaluer la viabilité et la durabilité de l’utilisation à long terme de ce matériau imprimé en 3D dans des applications réelles, notamment chez les individus amenés à bénéficier de ce dispositif. Pour obtenir davantage d’informations sur les recherches en cours menées par l’équipe de la WSU, cliquez ICI.

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*Crédits photo de couverture : WSU Photo Services