Traitement par plasma pendant l'impression 3D améliore l'acceptation des implants

Fonctionnalisation de surface via une source plasma intégrée à la fabrication additive. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg / Surface functionalization via a plasma source integrated into additive manufacturing. © Fraunhofer IST, Falko Oldenburg

Traitement plasma d'une pièce imprimée en 3D. © Fraunhofer IST, Paul Kurze / Traitement plasma d'une pièce imprimée en 3D. © Fraunhofer IST, Paul Kurze

Prothèses de hanche artificielles, valves cardiaques sur mesure ou vaisseaux sanguins adaptés – les implants, principalement basés sur ce que l’on appelle des échafaudages, c’est-à-dire des structures de squelette imprimées en 3D, jouent un rôle de plus en plus important en médecine régénérative et personnalisée. Il est essentiel que les échafaudages soient bien acceptés par les cellules du corps et qu’aucune réaction de rejet ne se produise. Un prétraitement au plasma peut en créer les conditions. Au centre de performance en technologie médicale et pharmaceutique, des chercheurs de l’Institut Fraunhofer pour la technologie des couches et des surfaces IST ont réussi à intégrer une source de plasma dans une imprimante 3D, afin de pouvoir modifier la surface. L’objectif est de traiter les échafaudages avec du plasma dès le processus d’impression, pour leur conférer les propriétés souhaitées.

Grâce à un traitement au plasma, la surface des implants imprimés ou des filaments individuels peut être modifiée. Des groupes contenant de l’oxygène se forment, améliorant la mouillabilité de l’échafaudage et facilitant ainsi la répartition des cellules dans et sur l’échafaudage. Si un agent de formation de couches, appelé « schichtbildner », est ajouté au plasma, il est possible de créer sur les structures de squelette des groupes fonctionnels supplémentaires, qui peuvent établir une liaison chimique ou des interactions électrostatiques avec des cellules entières ou des biomolécules. De cette manière, il est par exemple possible d’améliorer l’adhésion cellulaire ou de fixer des protéines, comme des anticorps, sur les surfaces. La technologie décrite n’est pas seulement intéressante pour la chirurgie implantaire, mais aussi pour la fabrication de médicaments imprimés en 3D, lorsque, par exemple, la fixation entre différents matériaux doit être ajustée.

Actuellement, une source ponctuelle est utilisée pour le traitement au plasma, permettant de modifier de manière très précise une surface relativement petite des structures imprimées. Ce qui est particulier, c’est que la source elle-même est suffisamment compacte pour être intégrée dans une imprimante 3D courante avec une faible hauteur de construction. Cela permet de coupler directement le traitement au processus d’impression, sans modifications supplémentaires, après l’impression d’une couche. L’objectif à long terme est d’utiliser une source en anneau, montée autour de la tête d’impression, permettant ainsi une modification de la surface en temps réel pendant le processus d’impression.

Informations de contexte sur le centre de performance Fraunhofer en technologie médicale et pharmaceutique

Le but du centre de performance en technologie médicale et pharmaceutique est de transformer rapidement les idées en pratique en tant que guide d’innovation – toujours avec une attention particulière à la sécurité des utilisateurs. Pour cela, les instituts Fraunhofer ITEM et IST, ainsi que l’établissement Fraunhofer IMTE, combinent leur expertise et développent en étroite collaboration avec des universités et des organisations des technologies médicales innovantes. En tant que réseau d’experts interdisciplinaires, le centre de performance propose des concepts de formation et un savoir-faire transversal, créant ainsi des conditions idéales pour accélérer le développement scientifique de la médecine et de la technologie pharmaceutique vers leur application pour les patients. L’offre comprend des services de conseil et de développement dans les domaines de la neuro- et de la technologie d’inhalation, ainsi que de la technique de procédés pharmaceutiques, notamment en imagerie, fabrication additive, formulation de médicaments et technique d’aérosols.