Mise en forme par fabrication additive de céramique phosphocalcique mimant l'os humain.

Discipline

Matériaux céramiques et traitements de surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Céramique, Os

Mots-clés

Céramique,

Hydroxyapatite,

Impression 3D,

Stéréolithographie

L’hydroxyapatite (HA) est largement utilisée pour l’élaboration de substituts osseux. En effet, lorsque le défaut osseux est trop important, la réparation naturelle ne peut avoir lieu. L’HA, est alors un excellent candidat pour le comblement osseux grâce à sa composition chimique proche de celle de l’os. De plus, ses propriétés d’ostéoconduction permettent une colonisation efficace des cellules sur le substitut favorisant la formation d’os nouveau. Ce processus est accentué par la structure poreuse et interconnectée du substitut. La mise en forme des substituts architecturés est donc un challenge pour améliorer les propriétés de résistance mécanique et d’ostéointégration. Les technologies d’impressions 3D et plus particulièrement la stéréolithographie (SLA) permettent de répondre aux besoins de l’élaboration d’architecture osseuse complexe. Le principal objectif de cette étude est d’élaborer un substitut en biocéramique mimant l’os trabéculaire humain par cette technologie de fabrication additive. Pour répondre à cette problématique, plusieurs échantillons de tibia humain (1 cm3) ont été collectés durant une intervention chirurgicale, puis scannés par microtomographie RX. Ces scans, d’une résolution de l’ordre du micromètre, vont constituer la base de données 3D de l’os trabéculaire. Le substitut céramique 3D est alors imprimé par fabrication additive (SLA) à partir de ces données. La pièce crue est ensuite frittée afin d’obtenir une architecture trabéculaire en céramique à porosité multi-échelle contrôlée. Pour s’assurer une reproduction à l’échelle du réseau poreux un comparatif est réalisé entre la pièce imprimée et le fichier STL original. Les résultats permettront d’ajuster les paramètres d’impression et ainsi d’optimiser le mimétisme. Enfin, des cellules osseuses humaines ont été ensemencées sur les architectures pour étudier l’adhésion, la fixation et la prolifération de celles-ci à leurs surfaces. L’ensemble des résultats montrent l’efficacité de la SLA pour produire des architectures en céramique phosphocalcique, imitant l’os trabéculaire avec un comportement biologique prometteur.