Un méta-biomatériau hybride qui favorise la croissance osseuse n'est pas quelque chose que vous trouverez dans la nature, mais il peut être créé à l'aide d'une imprimante 3D et de biomatériaux existants. Les chercheurs de la TU Delft ont développé un méta-implant qui combine un méta-biomatériau conventionnel avec un méta-biomatériau auxétique. Contrairement aux matériaux naturels, les auxétiques ont un coefficient de Poisson négatif - lorsqu'elles sont étirées, ils deviennent plus épais perpendiculairement à la force appliquée. Le matériau peut donc être utilisé dans les implants de hanche pour assurer leur fixation à long terme. Les chercheurs de la TU Delft ont publié leurs découvertes dans la revue scientifique Horizons de matériaux le 2 janvier 2018.

Vers l'an 2020, le nombre de prothèses de hanche dans le monde devrait atteindre 2,5 millions par an. En utilisant la technologie actuelle, environ 10 pour cent de ces implants ne seront plus fermement fixés 10 ans après la chirurgie. Cela a inspiré le professeur Amir Zadpoor ​​de la TU Delft à trouver un moyen de prévenir le descellement des implants. Zadpoor ​​pense maintenant avoir trouvé une solution en utilisant un méta-biomatériau auxétique.

Les méta-biomatériaux sont la variante biomédicale des soi-disant métamatériaux, matériaux qui présentent des caractéristiques qui ne se trouvent pas dans la nature. Dans leur publication, Zadpoor ​​et ses collègues soulignent l'immense potentiel des métamatériaux dans le développement d'implants médicaux. « Méta-biomatériau auxétique, conçu en utilisant une géométrie simple et imprimé en titane, affiche la propriété mécanique unique de se dilater lorsqu'il est mis sous pression. Cela le rend idéal pour une utilisation avec des matériaux qui font le contraire, " explique Zadpoor. " Quand quelqu'un avec un implant de hanche marche, la prothèse est soumise à diverses forces. Si trop de pression se développe d'un côté de la prothèse, il peut se détacher de l'os, ce qui est extrêmement indésirable."

Les chercheurs pensent qu'une prothèse hybride constituée de méta-biomatériaux avec un coefficient de Poisson positif et celles avec un coefficient de Poisson négatif deviendra beaucoup plus fixée dans le corps. « Cela améliorera considérablement les chances de croissance osseuse sur les méta-biomatériaux hybrides, maintenant l'implant beaucoup plus solidement en place. » Zadpoor ​​pense également qu'il pourra utiliser ce nouveau matériau à l'avenir pour traiter la cause la plus importante du descellement de l'implant. « Étant donné qu'il y aura moins de forces non naturelles à l'œuvre sur la prothèse, il y a moins de chance que les particules de plastique s'usent dans la coupe de la hanche, ce qui peut augmenter le risque de desserrage."

L'expérience de Zadpoor ​​impliquait une compression verticale sur un implant entouré d'un matériau ressemblant à de l'os (mousse spéciale ayant les propriétés mécaniques de l'os). La force simule la contrainte exercée sur un implant dans le corps humain. En raison de cette pression, le nouvel implant se dilate, entraînant une compression dans l'os environnant des deux côtés (la coloration turquoise vue dans l'image ci-dessus). C'est précisément cette compression qui peut assurer une meilleure fixation de l'implant. Les essais cliniques doivent encore être menés. Dans les années à venir, la principale question de recherche du groupe de Delft - qui travaillera en collaboration avec des chercheurs de divers hôpitaux universitaires - concerne la manière dont ces propriétés peuvent être utilisées pour développer de meilleurs implants.

« L'innovation dans le domaine des implants de hanche est absolument nécessaire, et la nouvelle méthode du professeur Zadpoor ​​a certainement le potentiel de prolonger la durée de vie des implants. Une introduction progressive commençant par des mesures 3D de cet implant chez les patients sera nécessaire afin de garantir l'amélioration sûre de la qualité pour les patients, " dit le professeur Rob Nelissen, Medical Delta Professeur et chirurgien orthopédiste au Centre médical universitaire de Leiden.

Le papier, « Des méta-implants de conception rationnelle :une combinaison de méta-biomatériaux auxétiques et conventionnels, " a été publié dans la revue à comité de lecture de la Royal Society of Chemistry Horizons de matériaux .