L’impression 3D pour des implants antibactériens

Remplacer une hanche ou un genou par un implant métallique est devenu une opération courante, qui se déroule quotidiennement partout dans le monde. La colonisation bactérienne est l’une des principales causes d’échec de telles chirurgies. Il existe bien des antibiotiques, mais leur administration n’est pas efficace à tous les coups. Ainsi, près de 7 % des cas finissent par une seconde opération, d’extraction cette fois. D’abord de l’implant… et parfois du membre colonisé. Des chercheurs de la Washington State University menés par le professeur Amit Bandyopadhyay, ont voulu mettre au goût du jour les implants en titane développés il y a plus de 50 ans. Leur idée : y ajouter du tantale et du cuivre pour améliorer leur biocompatibilité et contrer du même coup la résistance bactérienne.

Des implants biocompatibles et résistants aux bactéries

Les implants actuels sont composés de Ti6Al4V, un alliage titane-aluminium-vanadium. Amit Bandyopadhyay et son équipe ont fabriqué additivement leur propre alliage par la technique de fusion laser sur lit de poudre. Ce procédé couche par couche consiste à faire fusionner de la poudre au passage d’un laser. Ici, les scientifiques ont mêlé dans des proportions massiques équivalentes du CpTi (plus de 99 % de titane) et du Ti6Al4V pour former du Ti3Al2V. Ils ont ensuite cherché à évaluer les propriétés biologiques et mécaniques de leur nouveau matériau, enrichi de tantale et de cuivre. D’abord, ils lui ont additionné 3 % de cuivre (Cu) et l’ont mis en contact pendant 48 heures avec des lignées bactériennes de bacille pyocyanique (Pseudomonas aeruginosa) et de staphylocoque doré (Staphylococcus aureus). Le cuivre a permis une nette réduction des colonies de bactéries, de 78-86 % comparé au CpTi. L’ajout de 10 % de tantale (Ta) a quant à lui montré une bien meilleure biocompatibilité que le Ti6Al4V, avec une formation osseuse 3,5 fois plus importante ! Enfin, l’alliage complet (Ti3Al2V-10Ta-3Cu) a répondu excellemment aux différents tests de résistance à la fatigue et au cisaillement.

Ce travail, présenté le 17 novembre 2023 dans l’International Journal of Extreme Manufacturing, a demandé trois années de mise au point aux chercheurs de la Washington State University. Mais le résultat final valait bien le temps passé, car ce nouvel alliage pourrait à l’avenir remplacer les anciens implants pour des chirurgies orthopédiques et dentaires. La prochaine étape annoncée par l’équipe scientifique vise à atteindre le taux de mortalité bactérienne standard, soit plus de 99 %. Et ce sans endommager les tissus environnants. Du côté de Washington, la recherche continue…