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La structure osseuse imprimée en 3D permet la régénération des tissus
L'impression 3D peut maintenant aider à régénérer l'os humain qui a subi d'importants dommages tissulaires, selon une étude présentée le 19 janvier 2016 lors de la conférence «Printing for the Future» qui s'est tenue à l'Institut de physique de Londres, au Royaume-Uni.
Manolis Papastavrou, photographié avec du tissu osseux imprimé en 3D.
Crédit image: Nottingham Trent University
La technologie de prototypage rapide (RP), précurseur de l’impression 3D, existe depuis les années 80, mais elle n’est apparue que récemment dans le grand public.
Les concepteurs ont utilisé des techniques d’impression 3D pour créer une variété d’articles, allant des bijoux aux chaussures de football personnalisées et même à une horloge grand-père. Un groupe travaille actuellement sur la fabrication d'une aile d'avion.
Le monde médical a de grands espoirs pour l'impression 3D. Nouvelles médicales aujourd'hui a déjà signalé l'utilisation de la technologie 3D pour faire partie d'un sternum que les chirurgiens ont implanté avec succès chez un patient atteint de cancer.
Les patients qui subissent un traitement anticancéreux ou qui présentent une fracture majeure du visage perdent un grand volume de tissu osseux. Des substituts osseux synthétiques peuvent être utilisés pour remplacer le matériel perdu, mais les rendre suffisamment robustes pour le travail peuvent constituer un défi.
Un pont temporaire aidera les patients après un traitement contre le cancer et des fractures
Manolis Papastavrou, du groupe de recherche Design for Health and Wellbeing de l'université de Nottingham Trent, à Nottingham, au Royaume-Uni, contrôle la microstructure d'un échafaudage osseux imprimé en 3D.
La structure fournit un pont temporaire qui permet la régénération des tissus naturels. Il peut être conçu pour correspondre aux exigences de taille et de forme exactes de l'individu, sur la base de données d'imagerie médicale. Être poreux signifie que le flux sanguin et la croissance cellulaire peuvent se produire.
L'échafaud est constitué des mêmes minéraux que l'os naturel. Il peut se dissoudre lorsque le patient récupère et de nouveaux tissus le remplacent.
Les chercheurs ont étudié comment la croissance de cristaux à des températures inférieures à zéro pouvait être utilisée avec des techniques d'impression en 3D pour structurer un matériau à différents ordres de grandeur. Ils visaient à imiter les structures qui existent dans les matériaux biologiques.
L'équipe estime que combiner l'impression 3D avec le gel permettra une production plus rapide et plus économique de dispositifs médicaux.
M. Papastavrou, un doctorant, explique que la structure d’un matériau, du niveau moléculaire au niveau macro, influe sur la ténacité. La porosité affaiblirait normalement un matériau, mais la technologie actuelle est capable de la surmonter.
Applications futures: implants et contrôle de la libération des médicaments
Le Prof. Breedon, de l’Université de Nottingham, qui a aidé à superviser la recherche, le qualifie de «véritable pas en avant», car il montre comment l’impression 3D peut améliorer les biomatériaux sans avoir à atteindre une résolution élevée.
La manipulation de la croissance des cristaux dans un matériau imprimé en 3D permet d'améliorer les microstructures des échafaudages osseux. Cela les rendra plus forts et peut aider les gens à se rétablir plus rapidement après une maladie ou une blessure grave.
Les chercheurs ont dit Nouvelles médicales aujourd'hui qu’aucune étude clinique n’a encore été réalisée, l’équipe travaillant encore à l’amélioration des propriétés mécaniques des échafaudages.
En ce qui concerne la technologie actuelle, ils nous ont dit:
"Il a été prouvé que le matériau utilisé (phosphate bêta-tricalcique) présente les propriétés biologiques appropriées. Le processus est encore en développement, l’étape suivante étant l’infiltration de cette structure hautement poreuse avec un polymère pour créer un bio-composite solide." La recherche démontre le concept de combiner l'impression 3D avec d'autres techniques conventionnelles de fabrication d'échafaudages (en l'occurrence la congélation) pour obtenir des caractéristiques microstructurales très fines. Nous pensons qu'il faudra encore 5 à 10 ans pour que cette technologie soit utilisée en clinique. "
Les chercheurs ont également dit MNT que la technologie pourrait être utilisée dans la libération contrôlée de médicaments. La capacité à adapter le niveau de microporosité en fait un bon candidat pour cette fonction. "En contrôlant la vitesse de congélation dans différentes zones d'une pièce imprimée", ont-ils déclaré, "il est possible d'obtenir des gradients de porosité, avec des pores progressivement plus petits vers sa surface extérieure".
M. Papastavrou ajoute que les implants orthopédiques en métal pourraient être remplacés par des échafaudages en os dans des matériaux pouvant être dégradés par le corps.
MNT ont récemment rapporté que les chirurgiens utilisaient des modèles 3D pour améliorer la sécurité des interventions chirurgicales dans lesquelles ils transplantaient le rein d'un père dans sa fille.
Il est bien établi que si une femme a des antécédents familiaux de cancer du sein, elle risque davantage de développer elle-même la maladie. Mais dans une nouvelle étude, les chercheurs affirment que des antécédents familiaux de cancer de la prostate pourraient également accroître le risque de cancer du sein chez les femmes, avec des antécédents familiaux de cancers du sein et de la prostate encore plus élevés.
Personnes dépensant plus pour les médicaments contre le glaucome
En 2001, la dépense moyenne en médicaments par patient atteint de glaucome était de 445 dollars. Aux États-Unis, environ 2,2 millions de personnes âgées de 40 ans et plus présentent un glaucome primitif à angle ouvert.
