L’impression 3D : une innovation à la conquête de la médecine ?


C’est une technologie de plus en plus démocratisée, tant chez les particuliers que dans l’industrie. Tout secteur qui doit faire de la production matérielle peut se trouver bouleversé par cette arrivée. Bien sûr, la médecine en fait partie, et l’intérêt pour l’impression 3D est depuis longtemps dans les esprits. A quoi bon aujourd’hui ?

Processus d’impression 3D

Derrière ce terme se cache une variété de technologies et d’appareils aux performances différentes.Y compris Deux technologies majeures La plupart des imprimantes 3D du marché utilisent :

  • FDM (modélisation des dépôts de fil fondu) : Grâce à ce processus, L’imprimante 3D fait fondre les filaments qui sont déposés couche par couche à l’aide d’une buse jusqu’à ce que la pièce prenne forme. Concernant les matériaux utilisés, ce sont principalement les polymères thermoplastiques comme le PLA qui sont concernés, mais aussi les métaux.
  • la sclérose latérale amyotrophique ou Stéréolithographie : Il s’agit de la plus ancienne technologie d’impression 3D. Il utilise un faisceau UV projeté par laser pour polymériser la résine liquide point par point pour créer la pièce. Il existe une grande variété de résines disponibles pour répondre à de nombreux besoins. Par exemple, certains sont rigides et résistants, tandis que d’autres sont souples ou transparents.

Quelle est la différence entre les deux?

Les deux technologies de fabrication additive ont leurs propres avantages et inconvénients. Le premier est beaucoup moins cher pour les machines et les bobines de matériau. Il fournit une impression rapide et facile, Mais sa précision est encore assez limitée.A l’inverse, le deuxième résultat est plus lent et plus cher, mais peut fonctionner Détails complexes et surfaces complètement lisses. En dehors de, Il existe de nombreuses résines à des fins spécifiques, ce qui rend le SLA plus polyvalentEn plus de l’entrée de gamme dédiée aux particuliers, Les machines dotées de cette technologie sont généralement plus chères que les modèles FDMDe plus, la résine est toujours plus chère, et n’est pas le seul consommable nécessaire pour ces imprimantes.

Autres technologies d’impression 3D

En plus des processus FDM et SLA, il existe d’autres processus qui servent des objectifs plus spécifiques, tels que :

  • SLS (frittage laser sélectif) : L’impression se fait avec un laser qui chauffe et fritte les particules de poudre jusqu’à l’obtention d’un produit fini. La technologie permet notamment d’imprimer des pièces complexes, fonctionnelles et résistantes à la chaleur. Ces propriétés en font l’un des métiers les plus populaires de l’industrie.
  • SLM (fusion laser sélective) : Celui-ci est très proche du SLS, sauf qu’il fusionner les particules de poudre au lieu de les fritterIl est principalement utilisé pour imprimer des pièces métalliques complexes très utiles dans l’industrie.
  • DLP (traitement numérique de la lumière) : Pas aussi célèbre que le SLA, ce procédé utilise également de la résine et de la lumière UV.Cependant, ici, il passe par le projecteur et polymérise la couche de matériau en une seule foisCela rend les imprimantes DLP plus rapides, mais pas aussi précises que le SLA.

Impression 3D pour prothèses

L’obtenir peut coûter si cher que certains patients ne peuvent pas l’utiliser. Cette technologie est précisément un moyen de créer des prothèses rentables, particulièrement adaptées. Par exemple, les imprimantes FDM sont peu coûteuses à acheter et à utiliser, ce qui les rend idéales pour les prothèses de base. Il existe également des fils antibactériens adaptés à ce type de pièce. Autrement dit, Les personnes qui ont besoin de prothèses de bras peuvent télécharger des modèles 3D et les imprimer à la maison sans aucun intermédiaire. En maîtrisant plus ou moins la modélisation 3D, vous pourrez également l’adapter aux spécificités de votre corps. De plus, un grand nombre de ces modèles sont disponibles gratuitement, ne laissant que le coût du matériel. ainsi, Les solutions les plus basiques coûtent environ 30 euros, alors qu’une prothèse classique peut facilement dépasser le millier.

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Solutions orthopédiques grâce à l’impression 3D

Lorsque les prothèses remplacent les parties manquantes du corps, Une attelle peut compenser la faiblesse d’une pièce qui ne fonctionne pas correctement en raison d’une blessure ou de toute autre complication. Par exemple, les corsets sont utilisés pour soutenir et stabiliser un dos faible. Comme pour les prothèses, la démocratisation de l’impression 3D augmente l’accessibilité de cette solution. En plus de réduire le coût de fabrication des pièces, Cette technologie réduit considérablement le temps de production. De plus, les panneaux d’orthèses qui peuvent être fabriqués de cette manière semblent larges.Par exemple, l’entreprise est déjà sur le marché Semelles orthopédiques, genouillères ou casques orthopédiques. Il existe des solutions similaires, remplaçant les plâtres par des équipements moins contraignants et plus esthétiques. Une générationXkelet offre une conception légère avec des trous pour une installation et un retrait faciles.

Notez que les orthèses ne sont pas les mêmes que les attelles. Le premier soutient la partie affaiblie pour la maintenir en mouvement, tandis que le second la maintient complètement en place.

Implants imprimés en 3D

Les suppléments internes qui peuvent être administrés au corps humain bénéficient également de cette technologie. Sa précision permet d’obtenir des composants correspondant exactement ou presque à la morphologie du patient. plus important, Il peut utiliser un grand nombre de matériaux biocompatibles, ce qui est important dans le cas des implants. En fait, certains matériaux sont moins réceptifs dans notre corps que d’autres. Pour la médecine, La fabrication additive comprend des alliages de titane, des thermoplastiques comme le PEEK et même des céramiquesParmi les implants déjà fabriqués par des sociétés spécialisées on trouve par exemple :

  • Sternum en titane
  • Nervure souple en polyamide
  • Implants rachidiens PEEK
  • Vertèbre en titane.

Bien entendu, ces travaux ne peuvent être réalisés par des particuliers. Ils sont l’œuvre de professionnels de la santé ou d’entreprises dédiées à de telles créations, comme Anatomics. Ce dernier travaille avec les hôpitaux et les patients pour apporter des solutions adaptées.

Crédit image : EOS

Recréer la vie avec une imprimante 3D ?

Bien qu’encore balbutiante, la bio-impression 3D progresse et ses perspectives d’avenir sont vertigineuses pour la médecine. La reproduction efficace d’un organe ou d’une autre partie du corps pourrait le perturber en permettant à la plupart des patients de recevoir une greffe. Cependant, cette technologie n’existe que depuis 2004 et s’est heurtée aux complexités de notre organisation organique. En fait, ils sont composés de millions de cellules, plus ou moins regroupées et séparées par des vaisseaux sanguins. Par conséquent, la presse et le processus doivent être très précis, mais aussi maintenir les cellules en vie et s’assurer qu’elles prolifèrent après le traitement. Ces limites signifient que la bio-impression d’organes humains n’est pas encore disponible. Cependant, les chercheurs progressent d’année en année pour atteindre cet objectif. Par exemple, BIOLIFE4D a bio-imprimé un cœur miniature avec des ventricules et des vaisseaux sanguins partiellement fonctionnels en 2019.

La bio-impression offre déjà des avancées intéressantes en médecine. Par exemple, le fait que des cellules soient générées à partir d’échantillons prélevés sur des personnes permet de tester l’efficacité de médicaments contre elles. C’est ce qu’a fait le chercheur Pierre Layrolle, en répliquant des cellules cancéreuses pour essayer plusieurs chimiothérapies et déterminer la meilleure pour ces tissus. C’est un moyen d’adapter les traitements aux cellules d’un patient spécifique ou de les tester sans expérimenter avec des humains ou des animaux.

Quels matériaux sont utilisés pour la bio-impression ?

Comme vous le savez, cette technologie ne passe pas par les matériaux habituels des imprimantes 3D. Celles-ci ont cédé la place à une bioencre chargée de cellules issues d’échantillons humains. Les machines créent des tissus en déposant de minuscules gouttelettes de cette encre, grâce à des procédés tels que l’impression laser ou la micro-extrusion. Le fait que les futurs organes fonctionnels imprimés en 3D seront basés sur les cellules humaines d’un patient réduira considérablement le risque de rejet de greffe de son corps.

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Coeur en silicone fonctionnel imprimé en 3D

L’université suisse ETH Zurich y est parvenue en 2017. La taille de l’orgue est proche de nos 679 cm³, et surtout, il peut battre ! Bien qu’il ait deux ventricules, il lui manque le septum interventriculaire qui les sépare normalement. A sa place se trouve une chambre gonflée à la pression atmosphérique qui pompe le sang. malgré cela, Le cœur ne supporte que 3 000 battements de cœur, ce qui équivaut à moins d’une heure de temps de fonctionnement. Cela dit, cette innovation ne doit jamais faire office de greffe. Pourtant, il s’agit certainement d’un premier pas vers une plus grande accessibilité des cœurs artificiels. En théorie, le coût élevé de tels implants pourrait être réduit en réduisant le coût de production de ces prothèses.

Impression 3D et dentisterie

La fabrication additive, en particulier la technologie SLA, dispose de matériaux d’impression adaptés à ce domaine. Grâce à la visualisation 3D de la dentition du patient, les praticiens peuvent imprimer les restaurations nécessaires dans des matériaux biocompatibles. Par exemple, Formlabs propose plusieurs résines spécifiquement pour ce domaine. Selon la société, les couronnes utilisées pour les empreintes finales de couronnes sont en céramique et coûteront 88 % moins cher à produire que les couronnes classiques. D’autres sont utilisés pour fabriquer des prothèses dentaires, des porte-empreintes ou des gouttières. Les imprimantes 3D peuvent également créer des guides chirurgicaux plus précis que ceux obtenus avec des moulages. récent, Stratasys propose même une machine optimisée pour le terrain : la J5 DentaJetSes fabricants expliquent qu’il offre un gain de productivité considérable par rapport à d’autres produits. Cela peut imprimer jusqu’à 41 implants par jour !

Utiliser l’impression 3D pour former les chirurgiens

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