Les chirurgiens devraient bientôt réparer les fractures à l’aide de vis et de plaques fabriquées dans un métal que l’organisme décompose naturellement lors de la guérison. En mettant au point un nouveau verre métallique, les scientifiques de l’ETH de Zurich se rapprochent un peu plus de cet objectif.
À l’heure actuelle, les chirurgiens utilisent principalement des vis et des plaques en acier inoxydable ou en titane pour réparer les fractures osseuses. Une deuxième opération est alors nécessaire pour retirer ces éléments métalliques, car l’organisme humain est incapable de les décomposer. Des chercheurs en matériaux s’intéressent donc à des alliages métalliques qui stabilisent l’os pendant un certain temps avant de se désagréger et d’être résorbés par l’organisme.
Les alliages à base de magnésium constituent des matériaux particulièrement intéressants. Ce métal léger est stable mécaniquement et se décompose entièrement sous l’effet de la libération d’ions biocompatibles. Toutefois, le magnésium présente un inconvénient majeur : l’hydrogène qui se forme lors de sa décomposition peut endommager l’organisme. Les bulles de gaz qui se forment à l’endroit où les composants en magnésium sont implantés empêchent la croissance de l’os et donc sa guérison, ce qui peut provoquer des inflammations.
L’équipe de chercheurs en matériaux dirigée par Jörg Löffler, professeur de physique et de technologie des métaux de l’unité Science des matériaux de l’ETH de Zurich, a pu éliminer ces effets secondaires indésirables en mettant au point un nouvel alliage biocompatible à base de magnésium, de zinc et de calcium. Après fusion de cet alliage selon un procédé spécial, elle a pu fabriquer un verre métallique.
Les verres métalliques sont créés par un refroidissement rapide de la matière en fusion. Plutôt qu’une matrice régulière, les atomes forment alors une structure désorganisée, dite amorphe, semblable à celle du verre à vitre, d’où le nom de « verre métallique ». Cette méthode a permis aux scientifiques d’incorporer plus de zinc au magnésium en fusion, comme pour les alliages courants.
L’alliage mis au point par Bruno Zberg, Peter Uggowitzer et Jörg Löffler, tous trois chercheurs à l’ETH, contient jusqu’à 35 % de zinc et 5 % de calcium, le reste étant du magnésium. Un alliage courant à base de magnésium cristallin contient tout au plus 2,4 % de zinc. Une proportion plus importante de zinc entraîne la formation d’une phase cristalline indésirable à l’intérieur du magnésium. Une forte teneur en zinc dans l’alliage présente l’avantage de modifier son comportement de base en termes de corrosion et de décomposition. Des tests cliniques réalisés avec de petites plaquettes fabriquées dans ce nouvel alliage magnésium-zinc-calcium ont révélé qu’il ne se dégage pas d’hydrogène lorsqu’il se décompose.
Jörg Löffler est convaincu que « ce nouvel alliage, qualifié de verre métallique, offre d’énormes possibilités à la chirurgie ostéo-articulaire ». Il a donc déjà fait déposer un brevet pour l’alliage et ses applications en tant que matériau d’implant.
D’autres travaux de recherche et des tests cliniques devront encore été réalisés pour que le nouveau verre métallique puisse être commercialisé dans quelques années. L’alliage pourra alors être utilisé dans les blocs opératoires. « Nous serions ravis de contribuer un tant soit peu au bien-être des patients grâce au fruit de nos recherches », conclut Jörg Löffler. L’alliage est non seulement utilisé pour les fixations destinées à la réparation de fractures osseuses mais aussi pour des stents conçus pour des interventions sur le système vasculaire. su
Informations complémentaires www.ethz.ch
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