Un alliage de magnésium pour les implants médicaux biodégradables ultra résistants

Hong Kong

Brève
Hong Kong | Science de la matière : matériaux, physique, chimie, optique | Horizon 2020 : innovations et progrès techniques
25 avril 2017

Une équipe de chercheurs de la City University of Hong Kong (CityU) réalise une avancée dans la recherche de matériaux en développant le tout premier alliage de "supra-nano magnésium" utilisé à des fins médicales, notamment pour les implants biodégradables : résistant et malléable.

En raison de leur haute résistance, de leur ductilité et de leur bonne résistance à la corrosion, les matériaux métalliques (tels que les aciers inoxydables, les alliages en titane ou à base de cobalt) représentent une grande part dans la composition des implants médicaux, en charge de remplacer temporairement les tissus endommagés du corps humain. Ces matériaux métalliques sont essentiellement neutres in vivo, restent à l’intérieur du corps après l’implantation, et doivent ensuite être retirés par une seconde intervention chirurgicale après la guérison des tissus. Une première avancée scientifique avait été réalisée en faveur des implants biodégradables, capable de se dissoudre dans l’environnement biologique après une certaine durée d’utilisation fonctionnelle, évitant ainsi une seconde intervention chirurgicale. Le magnésium utilisé pour les implants médicaux biodégradables, fournit à la fois une biocompatibilité et des propriétés mécaniques appropriées au corps humain. Cependant, les premiers alliages classiques à base de magnésium montraient quelques faiblesses quant à la résistance, à la corrosion ou à la ductilité à l’intérieur du corps humain (selon le cas et les conditions).

Des chercheurs de CityU ont développé un alliage en magnésium 10 fois plus résistant que l’alliage de magnésium-cristallin classique, et qui possède une ductilité 2 fois supérieure à celle du verre métallique à base de magnésium. Cette équipe de chercheurs travaille sur le développement de matériaux structuraux et fonctionnels à haute résistance et à forte ductilité pour surpasser les limites des matériaux existants, ce qui a conduit à développer cet alliage composé d’une nouvelle structure à double phase, chacune inférieure à 10 nm, appelé "Supra-Nano-Dual-Phase Glass-Crystal (SNDP-GC)" : une première mondiale. Cet alliage a été produit à l’aide d’une technologie spéciale, "magnetron-sputtering technology", et sa résistance a été améliorée en modifiant le volume de la "phase cristalline" et de la "phase amorphe" du matériau.

Nouvel alliage de magnésium développé par les chercheurs de CityU (crédits photo : CityU)

Dans le domaine médical, cet alliage pourrait plus spécifiquement être utilisé pour les nouveaux prototypes d’implants biodégradables, ou comme matériau de revêtement pour les articulations artificielles (genoux et hanches par exemple). Il présenterait une excellente résistance à l’usure, à la corrosion, et peut également réduire les risques de rejet ou de réactions allergiques concernant les implants métalliques. Pour le professeur Jian LU, Vice-Président en charge de la recherche et de l’innovation, et en tête de cette équipe scientifique : "Les patients ne devraient pas avoir à subir d’autres interventions chirurgicales pour retirer les pièces. Le magnésium étant un bon élément pour la santé, cela pourrait également être bénéfique pour les patients qui y ont recourt, et aider au rétablissement."

Professeur Jian LU au premier rang à gauche, entouré de son équipe de chercheurs (crédits photo : CityU)

En outre, ce nouvel alliage pourrait supporter une pression d’au moins 300 kg/mm² d’après les différents tests effectués par cette équipe de chercheurs, et possède une faible densité (donc un poids léger). Il pourrait donc être utilisé dans des domaines plus larges, comme les domaines de l’électronique, de l’automobile ou de l’aérospatiale, pour prolonger la durée de vie des différents systèmes micro-électromécaniques (Micro-Electromecanism Systems, MEMS) (des ordinateurs, des tablettes et des smartphones par exemple).

Rédactrice : Justine ONG, Chargée de mission scientifique – Hong Kong

Sources :
http://wikisites.cityu.edu.hk/sites/newscentre/en/Pages/201704061010.aspx

https://www.nature.com/articles/srep02367

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature21691.html?WT.ec_id=NATURE-20170406&spMailingID=53784341&spUserID=MjA1NzcwMjE4MQS2&spJobID=1140784154&spReportId=MTE0MDc4NDE1NAS2

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