Depuis des années, les chirurgiens espèrent voir apparaître sur le marché un os artificiel qui permettrait de greffer de manière sûre, rapide et efficace, tous les patients qui en auraient besoin. Aujourd’hui, une équipe de chercheurs américains semble en passe de réaliser ce rêve grâce à la puissance de l’impression 3D.
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En France, on dénombre chaque année des millions d'os cassés. Généralement, un plâtreplâtre suffit à réparer la fracture. Mais parfois, il faut aller plus loin et avoir recours à la chirurgiechirurgie réparatrice et à une greffe osseusegreffe osseuse. Depuis quelques années, les chercheurs espèrent mettre au point des os artificiels capables de se substituer aux os humains. Des médecins et ingénieurs américains annoncent d'ailleurs aujourd'hui avoir conçu, à l'aide d'une imprimante 3D, ce que l'on pourrait, à les en croire, qualifier d'os artificiel parfait !

Qu'entendent-ils par « os artificiel parfait » ? Un os qui présenterait des propriétés mécaniques proches de celles que possède un os naturel. Un os qui serait facile à mettre en œuvre dans un bloc opératoire. Un os qui serait relativement bon marché. Et un os, bien sûr, qui ne provoquerait pas de réaction de rejet. Cet os, l'équipe de l'université Northwestern l'a baptisé « l'os hyperélastique », ou HB pour hyperelastic bone, en anglais.

Les ingénieurs américains ont d'abord procédé à quelques tests, mécaniques notamment. Ils ont soumis un morceau de fémurfémur hyperélastique à des contraintes de compressioncompression. Et leur os a résisté à des charges deux à trois fois supérieures à celles supportées par les matériaux actuels. Dans une seconde étape, les médecins américains ont mené des tests sur des animaux. Ils sont parvenus à réparer une blessure à la colonne vertébralecolonne vertébrale sur des rats. En quatre semaines seulement, ils ont aussi vu des tissus biologiques se souder après l'implantation d'un os hyperélastique crânien sur un macaque.


L’impression 3D permet de fabriquer rapidement et sur mesure des os artificiels qui pourront, bientôt peut-être, être greffés sur des patients. © [email protected] [email protected], Adam E. Jakus, via YouTube

Un os presque naturel grâce à l'impression 3D

L'os hyperélastique est composé à 90 % de poudre d'hydroxyapatite, qui se trouve être le principal constituant des os et des dents. Mais l'hydroxyapatite (qui est déjà utilisée en chirurgie réparatrice) est, par nature, plutôt fragile. Alors, pour donner de la flexibilité à leur os artificiel, les chercheurs de l'université Northwestern ont ajouté 10 % d'un élastomère biocompatible, le polycaprolactone - lui aussi déjà utilisé dans le domaine médical pour la fabrication de tissus.

Ce qui fait réellement l'originalité de cet os hyperélastique, c'est qu'il peut être produit par impression 3Dimpression 3D. Et plus la forme de l'os est complexe, plus l'impression 3D apporte au processus. D'autant que l'impression est rapide, de l'ordre de 275 à 550 cm3/heure selon la porositéporosité de l'os. Ainsi, par exemple, les chercheurs ont imprimé une mandibulemandibule humaine en moins de trois heures.

Parmi les autres avantages du procédé mis au point par l'équipe américaine, on peut citer le fait qu'il permet d'imprimer des os sur mesure, mais aussi des sortes de feuilles d'os que les médecins pourront couper et façonner à volonté. Le tout, à température ambiante et à partir de matériaux de base couramment utilisés. Un atout économique indéniable, d'autant que l'utilisation de ces matériaux a déjà été individuellement approuvée par la Food and Drug Administration, l'agence américaine des produits alimentaires et médicamenteux. Les premières applicationsapplications cliniques pourraient ainsi voir le jour d'ici cinq ans.