Des scientifiques de l'Université médicale et dentaire de Tokyo (TMDU) ont utilisé la mesure photoélectrochimique et la spectroscopie photoélectronique à rayons X pour clarifier la source de la biocompatibilité du titane lorsqu'il est implanté dans le corps, comme pour les arthroplasties de la hanche et les implants dentaires. Ils constatent que sa réactivité avec les bons ions du liquide extracellulaire permet au corps de le reconnaître. Ces travaux pourraient déboucher sur des implants médicaux de nouvelle génération qui durent plus longtemps.

En raison de son excellente résistance et de sa résistance à la corrosion, le titane est couramment utilisé dans les implants médicaux et dentaires. Au fil du temps, les médecins ont également remarqué que les patients porteurs d'implants en titane génèrent moins de réponse immunitaire que ce qui se produit normalement lorsqu'un corps étranger est placé à l'intérieur du corps. Cela a été expliqué sur la base de la biocompatibilité du titane. Cette biocompatibilité peut générer un problème, par exemple lorsque les vis en alliages de titane s'assimilent trop au tissu osseux après une implantation à long terme, ce qui les rend difficiles à retirer ultérieurement. Malgré de nombreuses études sur les réactions biologiques avec les matériaux implantés, la raison de la biocompatibilité du titane reste mal comprise. Une explication plus complète des propriétés de surface qui confèrent au titane ces caractéristiques est nécessaire.

Maintenant, une équipe de chercheurs dirigée par TMDU a testé de minces disques de titane dans une solution contenant des ions destinés à imiter le fluide extracellulaire du corps, ainsi que dans une solution saline. Ils ont mesuré la quantité de courant photoélectrique générée lorsque la lumière de différentes longueurs d'onde était éclairée sur les disques. Ils ont également réalisé une spectroscopie photoélectronique à rayons X pour caractériser les films passifs naturellement présents à la surface du titane.

"Les films passifs étaient constitués d'un très mince TiO₂ couche contenant de petites quantités de Ti₂ O₃ et TiO, des groupes hydroxyle et de l'eau. Lors de la polarisation chez Hanks, les ions calcium et phosphate ont été incorporés ou ont formé du phosphate de calcium, mais pas dans une solution saline », explique le premier auteur Seong-Cheol Kim. Le phosphate de calcium s'est également formé beaucoup plus facilement, ce qui pourrait aider à réduire la réaction des corps étrangers.

"La réactivité du titane avec une résistance élevée à la corrosion, révélée dans cette expérience par sa structure de bande électronique, est l'une des principales raisons de son excellente biocompatibilité entre les métaux", explique l'auteur correspondant Takao Hanawa. Cette recherche peut conduire à des implants plus sûrs et moins coûteux pour les remplacements de la hanche ou les implants dentaires, car le titane est relativement rare et coûteux.

Les travaux sont publiés dans Science and Technology of Advanced Materials . + Explorer plus loin

Les simulations révèlent le rôle du calcium dans l'acceptation des implants en titane