Un disque en titane imprimé en 3D recouvert de diamant. Crédit :Université RMIT
Dans une première mondiale, Des chercheurs australiens ont exploité le pouvoir des diamants dans une percée qui pourrait conduire à des améliorations radicales de la façon dont le corps humain accepte les implants biomédicaux.
Des chercheurs de l'Université RMIT ont pour la première fois recouvert avec succès des implants en titane imprimés en 3D avec du diamant.
Le développement est la première étape vers des implants en diamant imprimés en 3D à des fins biomédicales et orthopédiques, des procédures chirurgicales impliquant le système musculo-squelettique humain.
Alors que le titane offre une rapidité, matériau précis et fiable pour les implants de qualité médicale et spécifiques au patient, notre corps peut parfois rejeter cette matière.
Cela est dû aux composés chimiques sur le titane, qui empêchent les tissus et les os d'interagir efficacement avec les implants biomédicaux. Le diamant synthétique offre une solution peu coûteuse à ce problème.
La percée a été faite par l'ingénieur biomédical Dr Kate Fox et son équipe à la School of Engineering du RMIT.
« Actuellement, l'étalon-or pour les implants médicaux est le titane, mais trop souvent, les implants en titane n'interagissent pas avec notre corps comme nous en avons besoin, " dit Renard.
"Pour contourner ce problème, nous avons utilisé du diamant sur des échafaudages 3D pour créer un revêtement de surface qui adhère mieux aux cellules que l'on trouve couramment chez les mammifères.
"Nous utilisons des nanodiamants à détonation pour créer le revêtement, qui sont moins chers que la poudre de titane.
"Ce revêtement favorise non seulement une meilleure fixation cellulaire à la couche de diamant-titane sous-jacente, mais a encouragé la prolifération des cellules de mammifères. Le diamant améliore l'intégration entre l'os vivant et l'implant artificiel, et réduit l'attachement bactérien sur une période de temps prolongée.
Titane imprimé en 3D dans une chambre à plasma CVD. Les échantillons brillent à cause de la chaleur du plasma micro-ondes, une fois retiré, le titane aura été recouvert de diamant. Crédit :Université RMIT
"Non seulement notre revêtement en diamant pourrait conduire à une meilleure biocompatibilité pour les implants imprimés en 3D, mais cela pourrait aussi améliorer leur usure et leur résistance. C'est un biomatériau exceptionnel."
Cette percée a été rendue possible grâce aux récentes avancées dans l'impression 3D d'échafaudages en titane dans l'enceinte de fabrication avancée du RMIT. Le revêtement est créé via un procédé plasma micro-ondes au Melbourne Center for Nanofabrication. Les échafaudages en titane et le diamant sont combinés pour créer le biomatériau.
« Il faudra plusieurs années avant qu'une technologie comme celle-ci ne soit déployée, et il y a de nombreuses étapes à franchir jusqu'à ce que nous le voyions disponible pour les patients, ", a déclaré Fox. "Mais ce que nous avons fait, c'est franchir la première étape cruciale d'un long et potentiellement incroyable voyage."
Doctorant Aaqil Rifai, qui travaille sur la nouvelle technologie avec Fox, ledit diamant est si efficace parce que le carbone est un composant majeur du corps humain.
"Le carbone a un niveau de biocompatibilité incroyable, " a déclaré Rifai. "Notre corps accepte facilement et se développe grâce au diamant comme plate-forme pour l'interfaçage de matériaux complexes."
En plus de l'orthopédie, le diamant a également été utilisé pour recouvrir les stents cardiovasculaires - des tubes qui aident à maintenir les artères du cœur ouvertes - et sur les articulations, ainsi qu'en bionique et en prothèse.
Pour l'instant, les chercheurs se concentrent sur la façon dont la technologie peut être utilisée pour l'orthopédie.
"L'impression 3D est une révolution révolutionnaire dans l'ère moderne. Avec l'impression 3D, nous pouvons concevoir des implants spécifiques au patient de qualité médicale. La technologie est rapide, précis, fiable et économise du temps de travail, " dit Rifaï.
"L'évolutivité de l'impression 3D se développe rapidement, nous pouvons donc nous attendre à voir les revêtements diamantés devenir courants en orthopédie dans un avenir proche. »
La percée a été signalée dans Matériaux et interfaces appliqués ACS et a impliqué des chercheurs de diverses disciplines au RMIT et dans d'autres universités australiennes.
