L’impression 3D biocompatible fait usage de matériaux biocompatibles, aussi appelés biomatériaux, qui peuvent aussi bien être des matériaux synthétiques que naturels, et dont les propriétés leur permettent d’opérer en contact direct avec les tissus vivant d’un organisme, voire de remplacer un organe complet. Les matériaux biocompatibles sont spécifiquement conçus pour s’interfacer avec des systèmes biologiques actifs dans le but de les évaluer, de les traiter, de les améliorer ou de se substituer à l’une de leurs parties (tissus, organes ou autres éléments fonctionnels). 

À titre d’exemple, les biomatériaux peuvent être utilisés pour fabriquer des articulations artificielles, des sutures, des plaques pour traiter les fractures osseuses et bien d’autres dispositifs médicaux, y compris les appareils dentaires, les prothèses auditives, les pacemakers, etc… Un biomatériau utilisé pour fabriquer des implants se doit de posséder certaines propriétés critiques, afin de pouvoir opérer à l’intérieur du corps sans risques de rejets.

Normes relatives à la biocompatibilité

La norme ISO 10993 (qui constitue le standard international pour la qualification des appareils) fournit des indications quant à la façon dont les matériaux biocompatibles peuvent être utilisés et testés, dans le cadre d’une stratégie à large spectre de gestion et de réduction des risques. Par exemple, les tests à mener doivent permettre d’assurer l’innocuité des matériaux et leur non propension à provoquer des irritations cutanées. Vous pouvez jeter un œil sur les directives détaillées de la norme ISO 10993 ici.

Matériaux biocompatibles pour l’impression 3D

Les matériaux biocompatibles (plastiques, élastomères ou métaux) peuvent être effectivement utilisés par la plupart des technologies d’impression 3D, que ce soit pour la fabrication de prototypes ou de pièces fonctionnelles. Comparée aux autres procédés de fabrication, l’impression 3D à l’aide de matériaux biocompatibles offre de meilleures possibilités en termes de complexité ou de personnalisation, ce qui peut s’avérer vital dans l’industrie médicale.

Pour donner un exemple, une prothèse auditive disponible sur le marché peut très bien ne pas être suffisamment bien adaptée pour une oreille particulière, ce qui peut générer de l’inconfort. Dans ce cas précis, il est aujourd’hui tout à fait possible d’imprimer cette prothèse aux dimensions exactes de cette oreille.

Matériaux disponibles chez Xometry pour l’impression 3D biocompatible

Polyamide 12 (Nylon PA)

C’est un matériau hautement versatile, léger, résistant à la corrosion et aux attaques chimiques. Solide tout en étant flexible, il résiste très bien aux impacts et à la traction. Le nylon PA 12 peut être stérilisé au moyen d’oxyde d’éthylène, de radiations gamma, de plasma, ou tout simplement à la vapeur, par autoclave. On peut l’utiliser avec les technologies d’impression 3D MJF, SLS et FDM. En tant que matériau agréé pour un usage médical, le nylon PA 12 est certifié ISO-10993 et satisfait également aux tests USP grades I-IV. Il est communément utilisé pour la fabrication de prothèses et de clous intramédullaires.

Silicone (Sil 30)

Élastomère hautement flexible et biocompatible, le silicone 30 est résistant à la chaleur et aux déchirures. Il est communément utilisé dans la fabrication d’équipements portables, en contact prolongé avec la peau (comme les masques respiratoires). Satisfaisant aux normes ISO 10993-5 et 10993-10, le silicone 30 peut être utilisé avec la technologie d’impression 3D Carbon de DLS.

CE 221

Le cyanate ester (CE 221) est un matériau connu pour sa rigidité et sa résistance aux attaques chimiques et aux températures élevées. Biocompatible et satisfaisant à la norme ISO 10993-5, on peut le stériliser par la vapeur à l’autoclave, avec de l’oxyde d’éthylène (EtO), des radiations gamma ou par faisceau d’électrons. Il peut être utilisé pour la fabrication de cathéters et de seringues (entre autres).

EPX 82

L’époxy 82 est un matériau biocompatible présentant une bonne stabilité chimique, thermique et aux UV, ce qui en fait un matériau de choix pour un large panel d’applications. Sa résistance aux impacts et à la chaleur lui permettent de supporter des cycles de températures répétés et donc d’opérer en continu sur des plages de températures variables. Il bénéficie également d’une haute résolution pour la réalisation d’ouvrages précis et d’une grande fidélité. Il satisfait aux normes ISO 10993-5 et 10993-10 pour les tests en toxicité et sur les irritations.

On peut le stériliser par la vapeur à l’autoclave, avec de l’oxyde d’éthylène (EtO), des radiations gamma ou par faisceau d’électrons. On l’utilise avec la technologie d’impression 3D Carbon de DLS.

RPU 70

Le polyuréthane rigide 70 est un matériau hautement résistant, doté d’une forte robustesse fonctionnelle et d’une importante ductilité. Biocompatible et satisfaisant aux normes ISO 10993-5 et 10993-10, on peut l’utiliser avec la technologie d’impression 3D Carbon de DLS. On le stérilise par la vapeur à l’autoclave, avec de l’oxyde d’éthylène (EtO), des radiations gamma ou par faisceau d’électrons.

FPU 50

Le FPU 50 est un matériau semi-rigide dont l’élasticité intrinsèque lui permet d’être résistant à l’abrasion, aux impacts et à la fatigue. Satisfaisant aux exigences de biocompatibilité édictées par la norme ISO 10993-5. On peut le stériliser avec de l’oxyde d’éthylène, des radiations gamma ou par faisceau d’électron et il est également agréé pour usage médical. Il est utilisé avec la technologie d’impression 3D Carbon de DLS.

True Silicone

True Silicone est le seul matériau 100% à base de silicone pur disponible pour l’impression 3D. Il permet la fabrication d’ouvrages biocompatibles de haute performance, avec 4 options différentes en termes de dureté de Shore (A20, A35, A50, A60). True Silicone satisfait aux exigences de la norme ISO 10993 et est aujourd’hui largement utilisé dans l’industrie, par les particuliers et pour la réalisation de produits à usage médical. On s’en sert dans les procédés de stéréolithographie (SLA).

ABS M30i

L’ABS M30i est un autre thermoplastique largement utilisé dans l’industrie médicale. En plus d’être biocompatible, on peut aussi le stériliser à l’aide de radiations gamma, d’oxyde d’éthylène ou de plasma. Certifié ISO et USP grades I – IV, il est souvent utilisé pour produire des équipements médicaux et des modèles anatomiques détaillés, bien qu’il puisse également être utilisé pour la fabrication de prothèses.  L’ABS M30i est robuste et doté d’une forte résistance à la traction et aux impacts. On s’en sert avec la technologie FDM.

PC ISO

Ce matériau est communément utilisé pour la réalisation de moules, de prototypes et de guides chirurgicaux sur mesure. Bien que la qualité de son fini soit inférieure à celle obtenue avec le Nylon PA 12, il n’en demeure pas moins un matériau fiable, résistant à la chaleur et avec une haute résistance à la traction. Le PC ISO est aussi biocompatible, bien que sur une courte période, et peut être stérilisé à l’aide de radiations gamma ou d’oxyde d’éthylène. On s’en sert avec la technologie FDM.

Polyetherimide (ULTEM 1010)

Comparé aux autres thermoplastiques utilisés en FDM, l’ULTEM 1010 est l’un des plus résistants à la chaleur et aux attaques chimiques. Il est hautement biocompatible et peut être stérilisé au moyen de radiations gamma, d’oxyde d’éthylène, de plasma ou à l’autoclave. On l’utilise pour réaliser des prototypes, des prothèses et des guides chirurgicaux.

Stainless steel (17-4PH)

L’acier inoxydable est un métal doté d’une forte résistance. Biocompatible, il peut être stérilisé au travers de différentes méthodes. Cependant, sa résistance à la corrosion n’est pas permanente, ce qui fait que le titane ou le cobalt-chrome lui sont souvent préférés (en particulier pour les implants). Il n’en demeure pas moins un excellent matériau pour la fabrication des instruments chirurgicaux ou des implants à usage temporaire. On peut l’utiliser dans le cadre de la fusion sélective par laser (Direct Metal Laser Sintering ou DMLS).

Conclusion

Couplée aux matériaux biocompatibles, la fabrication additive offre d’énormes possibilités en termes de fabrication de dispositifs médicaux, d’implants et de vêtements personnels. Grâce aux services d’impression 3D à la demande de Xometry, vous pouvez obtenir la quantité voulue d’impression 3D biocompatible en un maximum de 3 jours. Il vous suffit d’importer vos modèles CAD et de choisir l’option de fabrication qui vous convient.

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