Saviez vous que la colle médicale qui sert à combler des trous dans les os s’avère non écologique et peut contenir des risques d’inflammation sévères ? En Corée du Sud, des chercheurs de l’Université Sungkyunkwan (SKKU) ont développé une technique plus astucieuse pour fixer nos os, grâce à l’impression 3D. Il s’agit d’un pistolet à colle modifié capable d’imprimer des greffons osseux directement sur nos tissus vivants lors de l’opération.
Un os est un tissu vivant, dur certes, mais pas indestructible. Lors d’une fracture importante, l’os peut présenter de grands manques de matière, formant des trous qu’il est nécessaire de combler chirurgicalement. Traditionnellement, les chirurgiens utilisent une colle biomédicale pour recoller les fragments osseux, dans le but de favoriser la repousse naturelle de l’os. Cependant cette colle peut causer des inflammations sévères, des complications postopératoires, retards de cicatrisations, etc. De plus, la colle n’est ni biodégradable ni écologique. Avec l’impression 3D, l’équipe de Jung Seung Lee, professeur agrégé en génie biomédical, a trouvé une alternative innovante pour répondre à ce problème. Il s’agit d’un pistolet à colle modifié qui imprime en 3D, des greffons osseux synthétiques sur l’os endommagé. Le professeur explique : « Le support a été conçu non seulement pour s’intégrer biologiquement au tissu osseux environnant, mais aussi pour se dégrader progressivement au fil du temps et être remplacé par de l’os nouvellement formé. Les résultats ont montré que le groupe d’impression présentait des résultats supérieurs en termes de paramètres structurels clés tels que la surface osseuse, l’épaisseur corticale et le moment d’inertie polaire, ce qui suggère une cicatrisation et une intégration osseuses plus efficaces. »
Les chercheurs ont remplacé la colle chirurgicale classique par une formulation biocompatible composée de polycaprolactone (PCL) (un polymère connu pour sa capacité à stabiliser les tissus osseux) et de hydroxyapatite, un minéral naturellement présent dans les os humains. Ce mélange est ensuite transformé sous forme de bâtonnets solides, comparables à ceux utilisés dans les pistolets à colle chaude classiques. Une fois insérés dans le dispositif, ces bâtonnets sont chauffés à basse température (60°) pour être extrudés sous forme de matériau semi-liquide, directement sur l’os endommagé.
Les chercheurs ont mis au point la technique de l’échafaudage 3D : comme une imprimante 3D, le pistolet dépose la colle en fines couches successives créant une structure volumétrique. Cette technique permet d’épouser parfaitement le vide osseux contrairement aux greffons standards dont la taille est prédéfinie. « Notre technologie proposée offre une approche distincte en développant un système d’impression in situ permettant une fabrication en temps réel et l’application d’un échafaudage directement sur le site chirurgical, » déclare le professeur Jung Seung Lee. Cette méthode encourage un meilleur rétablissement de l’os plus sain et écologique.
Un pistolet à colle modifié utilise un composite de PCL (polycaprolactone) et hydroxyapatite pour réparer les os fracturés directement dans le corps, comme illustré ici. À droite, on voit une fracture comblée grâce à ce matériau imprimé, favorisant une reconstruction osseuse naturelle.
Par ailleurs, la méthode traditionnelle nécessite souvent la prise d’antibiotiques par voie orale pour prévenir les infections post-opératoires. À l’inverse, le nouveau dispositif permet d’intégrer directement des antibiotiques telles que la vancomycine ou la gentamicine dans le matériau injecté, ce qui renforce l’efficacité locale du traitement tout en réduisant les risques de résistance bactérienne.
La méthode de fabrication est plus souple que celle de la colle à ciment. Tout d’abord la colle à ciment, peut durcir rapidement lors de sa conception, et laisse une fenêtre très courte pour la manipuler. Avec le pistolet, le chirurgien bénéficie d’une utilisation sans précipitation puisque le matériau se solidifie lentement grâce à la basse température. Grâce à sa maniabilité, le greffon épouse parfaitement la forme de l’os et donne un aspect plus naturel. En somme, cette technologie simplifie considérablement le geste chirurgical, en offrant aux praticiens plus de temps, de confort et de contrôle pendant l’intervention. Le prototype a été uniquement testé sur des lapins, avec de graves fractures au fémur. Après 12 semaines, les chercheurs remarquent une régénération osseuse supérieure à celle obtenue avec le ciment osseux traditionnel.
Bien que les résultats soient encourageants, ils demeurent toutefois insuffisants pour confirmer pleinement l’efficacité du dispositif. En effet, le prototype n’a pas encore été testé sur des patients humains, ce qui représente une validation scientifique incomplète. De plus, un autre enjeu demeure : les conditions de stérilisations sont inadaptées. En effet, la stérilisation du matériel monte à une température de 120 degrés. Or le plastique utilisé dans le pistolet le PCL (polycaprolactone), fond à 60 degrés. Cette innovation marque néanmoins une avancée prometteuse vers une chirurgie osseuse plus précise et personnalisée grâce à l’impression 3D.
*Crédits photo de couverture : Radiographie d’une blessure à l’épaule. | Elif Bayraktar/Getty Images
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