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Des chercheurs impriment en 3D des valves cardiaques artificielles en silicone

Publié le 25 juillet 2019 par Mélanie R.
valve imprimée en 3D

Une équipe de chercheurs de l’ETH Zurich s’est associée à l’entreprise sud africaine Strait Access Technologies afin de créer des valves cardiaques artificielles imprimées en 3D à partir de silicone. Celles-ci serviraient de valves de remplacement pour une population vieillissante et représenteraient surtout une solution viable, plus facile à fabriquer et beaucoup plus accessible que celles déjà sur le marché. 

Selon une étude publiée par Sewell-Loftin MK, 850 000 personnes dans le monde auront besoin de valves cardiaques artificielles d’ici 2050, en raison du vieillissement de la population, du manque d’exercice physique et d’une mauvaise alimentation. La fabrication additive pourrait aider à répondre à ce besoin important : dans le secteur médical, elle permet notamment de personnaliser chaque dispositif au patient. On aurait donc des valves imprimées en 3D, conçues en fonction du coeur de chacun. L’ETH Zurich et Strait Access Technologies anticipent cette demande en réalisant des premiers tests en silicone. 

valve imprimée en 3D

Crédits photo : Fergal Coulter / ETH Zurich

Avant d’expliquer le processus de création de ces valves imprimées en 3D, il est important de revenir sur le rôle de celles-ci. Notre coeur est composé de quatre chambres, chacune intégrant une valve qui permet au flux sanguin de se déplacer dans une seule direction. Si l’une des quatre valves ne fonctionne pas bien (fuite, rétrécissement, distension), le sang retourne dans les oreillettes ou les ventricules, affaiblissant alors le coeur. C’est ainsi qu’on observe des arythmie et des insuffisances cardiaques. C’est là qu’interviennent les valves artificielles : elles peuvent être insérées pour assurer un bon flux sanguin. 

Une valve imprimée en 3D en moins de deux heures

Tout commence par une tomodensitométrie de l’aorte du patient : celle-ci permet de déterminer très précisément la forme et la taille de la valve cardiaque défaillante. Les données obtenues sont ensuite transformées en modèle numérique sur lequel sera calculé les forces agissant sur la valve cardiaque et sa déformation potentielle. Les chercheurs expliquent qu’il faut ensuite compter 1h30 pour imprimer en 3D la valve artificielle (contre plusieurs jours pour une valve traditionnellement conçue). Ils ont opté pour le silicone car c’est un matériau compatible avec le corps humain – la valve imprimée en 3D serait ensuite renforcée grâce à des fibres de collagène qui viennent ajouter de l’épaisseur. L’équipe affirme que le débit sanguin à travers la valve cardiaque artificielle imprimée en 3D est aussi bon que celui des valves traditionnellement fabriquées.

valve imprimée en 3D

Le scan 3D de l’aorte du patient (crédits photo : Fergal Coulter / ETH Zurich)

A terme, l’objectif serait de prolonger la durée de vie de ces valves de remplacement de 10 à 15 ans. Actuellement, c’est la durée de vie des valves artificielles actuelles chez les patients avant qu’elles aient besoin d’être remplacées. Manuel Schaffner, un des participants de l’étude, explique : Ce serait merveilleux si nous pouvions un jour produire des valves cardiaques qui dureraient toute une vie et pourraient même grandir avec le patient, de manière à ce qu’elles puissent également être implantées chez les jeunes.” Notons qu’aujourd’hui la plupart des patients doivent prendre des immunosuppresseurs ou des anticoagulants à vie pour empêcher le corps de rejet la valve artificielle, produisant des effets secondaires indésirables importants. La fabrication additive pourrait donc éliminer complètement ce risque. 

valve imprimée en 3D

L’impression 3D silicone de la valve (crédits photo : Fergal Coulter / ETH Zurich)

Les premiers résultats sont encourageants mais il faudra encore attendre 10 ans avant de voir sur le marché des valves cardiaques artificielles imprimées en 3D. Les chercheurs doivent en effet réaliser de nombreux essais cliniques. Ils expliquent d’ailleurs qu’ils font plusieurs tests de matériaux afin de savoir lesquels prolongent le plus la durée de vie de la valve artificielle. Vous pouvez retrouver plus d’informations sur le site officiel de l’ETH Zurich ICI ou dans la vidéo ci-dessous :

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