Des chercheurs de l’Empa ont revêtu des implants intervertébraux mobiles d’un matériau anti-abrasion. Ce qui fonctionne dans ce cas complexe devrait pouvoir être reproduit sur d’autres articulations.
Même les articulations artificielles les plus solides ne résistent pas aux contraintes quotidiennes : le matériau s’use et des particules produites par le frottement peuvent provoquer des réactions immunitaires indésirables. Leur remplacement s’avère alors nécessaire et cette intervention peut être réalisée jusqu’à trois fois pour la plupart des implants. Mais comme chaque explantation entraîne une perte de matière osseuse, les nouvelles articulations artificielles doivent remplacer toujours plus d’os et être toujours plus grandes.
Le cas des implants intervertébraux est particulier : à proximité se trouvent des voies nerveuses de la moelle épinière et des structures tissulaires risquant d’être endommagées par une nouvelle intervention. Jusqu’à présent, les articulations endommagées n’étaient pas remplacées par des articulations mobiles, mais par ce que l’on appelle des cages, qui soutiennent le site lésé et permettent une fusion des corps vertébraux adjacents. L’ossification raidit toutefois le site et, au fil des années, les disques intervertébraux adjacents doivent être partiellement rigidifiés en raison de la contrainte accrue qu’ils subissent.
Les implants intervertébraux mobiles peuvent limiter ce problème. De nombreux produits actuellement disponibles présentent toutefois le risque de provoquer des réactions allergiques ou de rejet dues à l’abrasion du matériau.
Par le passé, plusieurs fabricants ont tenté de réduire l’usure des articulations artificielles en utilisant un revêtement extra-dur en DLC (carbone semblable à du diamant). Toutefois, près de 80 % des articulations de la hanche revêtues de DLC ont présenté une défaillance en seulement huit ans.
Des chercheurs du service Nanoscale Materials Science de l’Empa ont pris ce problème à bras le corps et ont découvert que la défaillance de l’implant ne provenait pas du revêtement lui-même, mais de la résistance à la corrosion de l’agent d’adhérence présent entre la couche DLC et le corps métallique. Cette couche était jusqu’à présent en silicium et se corrodait au fil des années, s’écaillant, ce qui augmentait l’abrasion et aboutissait donc à une perte de masse osseuse.
L’Empa a recherché un agent d’adhérence ne se corrodant pas et pouvant séjourner à vie dans l’organisme. Pour ce faire, les chercheurs ont « testé le demi-tableau périodique ». Le tantale s’est avéré offrir des résultats optimaux comme agent d’adhérence. Cette variante a été testée dans le cadre d’un remplacement total de disque, c’est-à-dire d’un implant intervertébral mobile. 100 millions de cycles, soit environ 100 ans de mouvement, ont été réalisés dans un simulateur articulaire spécialement fabriqué pour l’occasion. L’implant intervertébral a tenu et est resté pleinement opérationnel, sans aucune abrasion ni corrosion. Le nouvel agent d’adhérence sera bientôt utilisé conjointement aux revêtements DLC, y compris dans d’autres articulations. Les chercheurs ont estimé que les bons résultats obtenus avec cet implant intervertébral « délicat » pouvaient être appliqués à d’autres articulations.
Informations complémentaires À propos de l’organisme de recherche et de prestation de services interdisciplinaire pour les sciences des matériaux et le développement des technologies, Empa : www.empa.ch
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