Technologie d’impression 3D à base de granulés pour dispositifs médicaux implantables

Lors d’une présentation des Virtual Engineering Days, Gerry Berberian, directeur national des ventes d’additifs chez Arburg, a décrit comment la technologie d’impression 3D par granulés peut être utilisée pour fabriquer des dispositifs médicaux. Et pour donner quelques exemples concrets, le directeur du marketing stratégique d’Evonik, solutions pour dispositifs médicaux, Balaji Prabhu, s’est joint à nous pour parler des polymères résorbables de son entreprise et de la façon dont ils sont utilisés avec cette technologie pour créer des implants médicaux personnalisables.

Berberian a lancé les « Applications médicales avec l’impression 3D à base de granulés – Mise en évidence des matériaux implantables et des produits pharmaceutiques », en déclarant qu’Arburg Plastic Freeform (APF) est une plate-forme de matériaux ouverte. « Il est unique car il a la capacité de faire passer n’importe quel matériau granulaire à travers le système une fois qu’il a été réglé pour cela », a-t-il expliqué. « En fait, jusqu’à trois matériaux thermoplastiques différents peuvent être utilisés simultanément sur notre système Freeformer 300. »

Le processus fonctionne en chargeant le matériau dans les trémies en haut à droite, a déclaré Berberian. « De là, il coule dans une vis et un baril. La vis et le canon plastifient le matériau au fur et à mesure qu’il le pousse vers l’avant. Enfin, un flux constant de matériau est poussé dans notre buse et extrudé sous la forme d’une chaîne de microgouttelettes », a-t-il déclaré.

La méthode de traitement et le logiciel d’impression personnalisé d’Arburg donnent à l’utilisateur un contrôle total sur le système, et les utilisateurs peuvent choisir d’imprimer dans des densités variables allant d’une densité complète, similaire à une pièce moulée, à une faible densité, créant une pièce légère, a commenté Berberian . Il a noté qu’en utilisant des pastilles standard pouvant être obtenues sur le marché libre, le coût d’impression d’une pièce avec une technologie APF n’est qu’une fraction de celui d’une pièce imprimée en 3D typique.

Prabhu a tourné la conversation vers les biomatériaux résorbables d’Evonik et l’utilisation de l’impression 3D pour les applications d’implants médicaux. Il a montré une vidéo qui mettait en valeur les matériaux polymères de l’entreprise, les décrivant comme légers. Ils peuvent augmenter la formation osseuse, et ils peuvent être complètement absorbés par le corps, réduisant ainsi le besoin d’une chirurgie d’ablation, selon la vidéo. Les experts d’Evonik développent également différents matériaux tels que des poudres et des filaments pour diverses technologies d’impression 3D afin de créer des implants spécifiques au patient qui peuvent être imprimés en 3D, en quelques heures.

Le Resomer, qui est le polymère résorbable d’Evonik, a déjà été utilisé dans le domaine de la médecine du sport pour la réparation du genou. « Mais ce qui est intéressant, c’est ce domaine à venir utilisant l’impression 3D », a déclaré Prabhu. « Par exemple, les implants trachéaux pour la chirurgie pédiatrique pour ouvrir les voies aériennes des nourrissons. On ne peut pas s’attendre à y avoir un implant métallique, qui doit être retiré à mesure que l’enfant grandit », a-t-il expliqué. « L’utilisation d’un matériau résorbable est la solution parfaite, qui se dégrade au fur et à mesure que le nourrisson grandit. »

Resomer est disponible sous de nombreuses formes, a déclaré Prabhu. « En règle générale, un chirurgien ou un client ou une entreprise de dispositifs médicaux décidera s’il [will be used] depuis un an ou plus de quatre ans. Par exemple, la polydioxanone est généralement utilisée dans les sutures car elle se dégrade plus rapidement. « Donc, lorsque vous subissez une intervention chirurgicale, vous avez généralement une suture, puis ces sutures se dégradent en quelques mois. Nous avons également récemment introduit des polymères qui se dégradent en moins de quelques semaines », a-t-il déclaré, notant que le soin des plaies serait une application idéale pour ces matériaux.

Pour l’impression APF, Evonik utilise des granules qui sont dissous dans des gels ou des encres à l’aide d’une technologie de biotraceur utilisée pour l’ingénierie tissulaire, a déclaré Prabhu. « Nous avons également un filament Resomer qui ressemble davantage à un spaghetti qui est extrudé dans le dispositif médical final à l’aide de la technologie de fabrication de filaments fusionnés. Finalement, [we have] une poudre de la taille d’un micron qui est utilisée pour déposer une impression 3D à l’aide d’un frittage laser sélectif », a-t-il déclaré, notant que toutes ces technologies sont disponibles pour un usage humain avec le matériau résorbable.

« Nos granulés Resomer ont été lyophilisés, ce qui est un critère essentiel pour empêcher toute absorption d’humidité », a déclaré Prabhu. « L’utilisation de la technologie APF s’apparente à une approche de moulage par injection. Au fur et à mesure que ces granulés sont fondus, une approche d’impression couche par couche est complétée, ce qui donne un très bel appareil fini.

Evonik a évalué une multitude de polymères vierges au cours de l’année écoulée, en commençant par la polydioxanone qui se dégrade en six mois environ, jusqu’à un PLLA, qui se dégrade en quelques années, a commenté Pradhu, expliquant que la société a travaillé avec succès avec Arburg. pour imprimer ces différents polymères dans différents domaines structurels.

L’entreprise peut imprimer avec un matériau composite résorbable et prémélangé avec du phosphate tricalcique bêta, qui est souvent utilisé en orthopédie pour les applications de fixation osseuse. « On peut également imaginer ajouter de l’hydroxyapatite et différentes versions de phosphate de calcium ou des additifs de son choix, qui peuvent être composés et préfabriqués et fournis par Evonik, qui peuvent être immédiatement introduits dans l’Arburg Freeformer afin que l’on puisse fabriquer un dispositif médical final très propre , sans aucune poudre libre », a conclu Prabhu.