À l’aide d’un nouveau processus d’impression 3D, des chercheurs de l’Université de Nottingham ont découvert remark fabriquer sur mesure des parties artificielles du corps et d’autres dispositifs médicaux avec des fonctionnalités intégrées offrant une meilleure forme et durabilité, tout en réduisant le risque d’infection bactérienne.



Le directeur de l’étude, le Dr Yinfeng He, du Heart for Additive Production, a déclaré :  » La plupart des dispositifs médicaux produits en série ne parviennent pas à répondre complètement aux besoins uniques et complexes de leurs utilisateurs. De même, les méthodes d’impression 3D mono-matériau ont des limites de conception qui ne peuvent pas produire un appareil sur mesure avec de multiples fonctions biologiques ou mécaniques.

« Mais pour la première fois, en utilisant une approach d’impression 3D multi-matériaux assistée par ordinateur, nous démontrons qu’il est doable de combiner des fonctions complexes au sein d’un seul appareil de santé personnalisé pour améliorer le bien-être du affected person. »



L’espoir est que le processus de conception innovant puisse être appliqué à l’impression 3D de tout dispositif médical nécessitant des formes et des fonctions personnalisables. Par exemple, la méthode pourrait être adaptée pour créer un membre ou une articulation prothétique d’une seule pièce sur mesure pour remplacer un doigt ou une jambe perdu qui peut parfaitement s’adapter au client afin d’améliorer son confort et la durabilité de la prothèse  ou pour imprimer des pilules personnalisées contenant plusieurs médicaments, appelées polypilules, optimisées pour être libérées dans le corps selon une séquence thérapeutique prédéfinie.

Nouvelle façon d'imprimer en 3D des dispositifs médicaux personnalisés pour augmenter les performances et la résistance bactérienne -- ScienceDaily

Pendant ce temps, le vieillissement de la populace dans le monde augmente, entraînant une augmentation de la demande de dispositifs médicaux à l’avenir. L’utilisation de cette system pourrait améliorer la santé et le bien-être des personnes âgées et alléger le fardeau financier du gouvernement.

Remark ça fonctionne

Pour cette étude, les chercheurs ont appliqué un algorithme informatique pour concevoir et fabriquer – pixel par pixel – des objets imprimés en 3D composés de deux matériaux polymères de rigidité différente qui empêchent également l’accumulation de biofilm bactérien. En optimisant la rigidité de cette manière, ils ont réussi à obtenir des pièces de forme et de taille personnalisées offrant la flexibilité et la résistance requises.

Les remplacements artificiels actuels des articulations des doigts, par exemple, utilisent à la fois des pièces en silicone et en métal qui offrent au porteur un niveau de dextérité standardisé, tout en étant suffisamment rigides pour s’implanter dans l’os. Cependant, en tant que démonstrateur pour l’étude, l’équipe a pu imprimer en 3D une articulation du doigt offrant ces doubles exigences dans un seul appareil, tout en étant capable de personnaliser sa taille et sa résistance pour répondre aux besoins individuels des patients.

De manière passionnante, avec un niveau supplémentaire de contrôle de la conception, l’équipe a pu réaliser son nouveau design d’impression 3D avec des multi-matériaux intrinsèquement résistants aux bactéries et biofonctionnels, leur permettant d’être implantés et de combattre les infections (qui peuvent survenir pendant et après la chirurgie) sans ajout d’antibiotiques.

L’équipe a également utilisé une nouvelle strategy de caractérisation haute résolution (orbite 3DSIMS) pour cartographier en 3D la chimie des buildings d’impression et tester la liaison entre elles dans toute la pièce. Cela a permis d’identifier qu’à de très petites échelles, les deux matériaux s’entremêlaient à leurs interfaces  un signe de bonne liaison qui signifie qu’un meilleur appareil est moins inclined de se casser.

L’étude a été réalisée par le Heart for Additive Manufacturing (CfAM) et financée par le Engineering and Actual physical Sciences Investigation Council. Les résultats complets sont publiés dans Innovative Science, dans un report intitulé :  » Exploiting generative design and style for 3D printing of bactérien biofilm résistant composite devices « .

Avant de commercialiser la strategy, les chercheurs prévoient d’élargir ses utilisations potentielles en la testant sur des matériaux plus avancés dotés de fonctionnalités supplémentaires telles que le contrôle des réponses immunitaires et la marketing de l’attachement des cellules souches.