Le rétrécissement de la trachée ou des bronches principales dû à une blessure ou à une maladie peut se terminer très mal. Si les patients reçoivent trop peu d'air, oxygène, ils risquent d'étouffer et ont souvent besoin d'une aide médicale le plus rapidement possible.

Les chirurgiens insèrent des stents en silicone ou en métal médicalement utilisables pour traiter ces patients. Bien qu'ils apportent rapidement un soulagement, les implants présentent également des inconvénients :les stents métalliques doivent être retirés chirurgicalement avec un certain effort, qui est un fardeau pour les patients, tandis que les stents en silicone migrent souvent loin du site d'insertion. En effet, les implants ne sont pas adaptés à l'anatomie du patient.

Une équipe de recherche de l'ETH Zurich, composé de membres des groupes Matériaux complexes et Formulation et délivrance de médicaments, a maintenant développé un stent pour voies aériennes en collaboration avec des chercheurs de l'hôpital universitaire de Zurich et de l'université de Zurich; il est adapté aux patients et biorésorbable, (c'est à dire., il se dissout progressivement se dégrade après implantation). Ces stents sont fabriqués à l'aide d'un procédé d'impression 3D connu sous le nom de traitement numérique de la lumière (DLP) et de résines photosensibles spécialement adaptées à cet effet.

D'abord, les chercheurs créent une image de tomographie par ordinateur d'une section spécifique des voies respiratoires. Basé sur ceci, ils développent un modèle numérique 3-D du stent. Les données sont ensuite transférées sur l'imprimante DLP, qui produit le stent personnalisé couche par couche.

Dans le processus DLP, une plate-forme de construction est immergée dans un réservoir rempli de résine. La plateforme est ensuite exposée à la lumière UV aux endroits souhaités selon le modèle numérique. Là où la lumière frappe la résine, ça durcit. La plate-forme est un peu abaissée et la couche suivante est exposée à la lumière. De cette façon, l'objet souhaité est créé couche par couche.

Résine spéciale développée

Jusqu'à maintenant, La technologie DLP ne pouvait produire que des objets rigides et cassants en utilisant des matériaux biodégradables. Les chercheurs de l'ETH, donc, développé une résine spéciale qui devient élastique après exposition à la lumière.

Cette résine est basée sur deux macromonomères différents. Les propriétés matérielles de l'objet réalisé avec celui-ci peuvent être contrôlées par la longueur (masse moléculaire) des macromonomères utilisés et par leur rapport de mélange, comme le montrent les chercheurs dans leur dernière étude en Avancées scientifiques .

Dès que la lumière UV frappe la résine, les monomères se lient et forment un réseau polymère. Étant donné que la résine nouvellement développée est trop visqueuse à température ambiante, les chercheurs ont dû le traiter à des températures de 70 à 90 degrés Celsius.

Les chercheurs ont produit plusieurs résines avec différents monomères et testé les prototypes qu'ils en ont fabriqués pour voir si le matériau est compatible avec les cellules et biodégradable. Ils ont également testé les prototypes pour l'élasticité et pour les contraintes mécaniques telles que la compression et la tension.

Finalement, les scientifiques ont utilisé le matériau avec les propriétés souhaitées pour fabriquer des stents, qui ont été testés sur des lapins.

L'insertion des stents a également nécessité un instrument spécial, car les objets imprimés en 3D doivent être livrés pliés. Cela nécessite que les implants iThe ne puissent pas être pliés ou pressés dans le mauvais sens et qu'ils doivent se dérouler parfaitement sur leur site de déploiement.

Les chercheurs ont inclus de l'or dans la structure du stent afin de faciliter l'utilisation de l'imagerie médicale pour suivre son emplacement pendant l'insertion. Cela rend le stent plus robuste, mais ne change pas sa tolérance.

Essais réussis, bonnes perspectives

Les tests sur les lapins menés par le groupe de recherche de Daniel Franzen, Médecin-chef au service de pneumologie de l'hôpital universitaire de Zurich, et la faculté Vetsuisse ont réussi. Les chercheurs ont pu montrer que les implants sont biocompatibles et qu'ils sont absorbés par l'organisme au bout de six à sept semaines. Dix semaines après l'implantation, le stent n'était plus visible sur les images radiographiques. En outre, les stents insérés n'ont généralement pas bougé de leur site d'insertion.

« Ce développement prometteur ouvre des perspectives pour la production rapide d'implants et de dispositifs médicaux personnalisés qui doivent être très précis, élastique et dégradable dans le corps, " dit Jean-Christophe Leroux, Professeur de formulation et d'administration de médicaments à l'ETH Zurich. D'autres recherches se concentreront sur la manière de rendre l'insertion des stents aussi douce que possible.

Par ailleurs, les procédés doivent être conçus de manière à ce que la production soit possible au point d'utilisation, ou du moins impliquerait des chaînes d'approvisionnement courtes. Le processus est encore à l'échelle du laboratoire. "Toutefois, produire de tels stents à grande échelle est une entreprise complexe que nous devons encore mieux étudier, " dit André Studart, responsable du groupe Matériaux complexes à l'ETH. Cependant, il dit que la technique peut être transférée relativement facilement à des applications médicales similaires. "Ce n'est donc, espérons-le, qu'une question de temps avant que notre solution ne trouve son chemin dans la clinique, " dit le professeur.

L'étude est publiée dans Avancées scientifiques .