Une articulation du genou fonctionnelle imprimée en 3D grâce aux nouvelles recherches de l’UT Austin

Récemment, l’Université du Texas à Austin a publié une innovation très intéressante dans le domaine de l’impression 3D, qui a le potentiel de révolutionner la prochaine génération d’appareils médicaux et d’électronique flexible. Des chercheurs de l’université, financés par le ministère américain de la Défense, la National Science Foundation et la Robert A. Welch Foundation, ont mis au point une méthode innovante qui, inspirée par une combinaison de matériaux naturels tels que l’os et le cartilage, permet d’intégrer sans faille des structures dures et souples dans un seul objet imprimé. Cela a permis de créer un mini-modèle d’articulation du genou entièrement fonctionnel à partir d’une imprimante 3D.

La nouvelle méthode d’impression 3D ne se fait pas avec un filament traditionnel, mais avec une résine liquide spéciale qui réagit à deux impulsions lumineuses. Ainsi, la lumière ultraviolette produit des sections dures, semblables à du plastique dans le processus de durcissement, tandis que la lumière violette produit des zones élastiques, semblables à du caoutchouc. Il est ainsi possible de réaliser des transitions de dur à souple dans un même composant.

Les molécules chimiquement réticulées permettent d’éviter que les points de contact ne se brisent ou ne deviennent structurellement faibles. Comme l’explique Zak Page, professeur assistant à l’UT Austin : « Nous avons incorporé une molécule avec les deux groupes réactifs afin que nos deux réactions de solidification puissent “se parler” à l’interface. Cela nous donne un lien beaucoup plus fort entre les parties molles et les parties dures, et il peut y avoir une transition progressive si nous le voulons« .

Des premières applications pour l’Université du Texas

Dans la pratique, la méthode a déjà été testée sur une articulation du genou. Les os artificiels de l’articulation devaient rester stables, tandis que les ligaments devaient agir de manière flexible. Le modèle était entièrement fonctionnel ce qui est donc très prometteur pour les implants biomécaniques. En outre, l’équipe a développé une bande électronique extensible dans laquelle un conducteur en or devait être extensible de manière fiable – malgré des sections plus dures du ligament – afin de protéger le conducteur.

Selon les auteurs, la nouvelle méthode de l’équipe de recherche fonctionne plus rapidement et donne de meilleurs résultats que les méthodes précédentes. De plus, les réglages de l’imprimante sont faciles à reproduire et peu coûteux à mettre en œuvre, ce qui rend la technique facilement accessible aux chercheurs, aux hôpitaux et aux enseignants. « Cette approche pourrait rendre la fabrication additive plus compétitive par rapport aux méthodes traditionnelles telles que le moulage par injection pour la production de volumes plus importants. Tout aussi important, elle ouvre de nouvelles possibilités de conception« , explique Keldy Mason, un étudiant en doctorat dans le laboratoire de Page.

La capacité révolutionnaire d’intégrer à la fois une fonctionnalité biologique et des propriétés mécaniques robustes ouvre d’énormes possibilités – des implants médicaux aux composants de robotique douce en passant par l’électronique portable. Grâce à sa grande précision, son évolutivité et son coût avantageux, cette approche est pour la première fois sur le point de trouver des applications pratiques. Pour plus d’informations, cliquez ICI.

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*Crédits photo : University of Texas at Austin