Filaments antibactériens, technologies et applications

Ces dernières années, un certain nombre de matériaux aux propriétés spécifiques ont été développés pour le secteur médical. C'est le cas des filaments antibactériens, qui génèrent un effet bactéricide, garantissant la réduction ou l'élimination des bactéries.

Qu'est-ce qu'une bactérie ?

Les bactéries sont des organismes microscopiques et sont les organismes les plus abondants de la planète. On les trouve dans tous les habitats terrestres et aquatiques et, bien sûr, chez les humains et les animaux. Les bactéries "inoffensives" sont appelées flore saprophyte ou microbiome. Seuls quelques types de bactéries, appelées pathogènes, sont considérés comme des agents infectieux et peuvent provoquer des maladies.

Bien que le taux de mortalité dû aux infections ait diminué ces dernières années, dans le milieu médical, il faut faire attention à certains dispositifs, outils ou articles qui sont exposés à des environnements potentiellement contaminés. Pour cette raison, les matériaux antibactériens sont très utiles dans le secteur médical, car ils réduisent le risque d'infections ou de transmission de maladies par contact.

Filaments antibactériens

Il existe actuellement plusieurs fabricants de filaments d'impression 3D FDM spécialisés dans le développement de matériaux aux propriétés spécifiques pour le secteur médical.

L'un des fabricants qui se distingue par le développement de filaments antibactériens pour l'impression 3D est Copper 3D. Ce fabricant chilien compte dans son équipe des ingénieurs, des kinésithérapeutes et des médecins qui travaillent dans le but de développer des matériaux capables de résoudre les problèmes de peau dont souffrent les patients lorsqu'ils utilisent des prothèses.

Pour y parvenir, Copper3D fabrique des filaments avec un additif de matériau de base contenant des nanoparticules de cuivre, comme PLActive et MDflex.

Vidéo 1 : filaments antibactériens Copper3D. Source : Copper3D

Ainsi, Copper 3D propose des filaments pour imprimantes 3D FDM à base de PLA et de TPU 98A de haute qualité, tous deux contenant des nanoparticules de cuivre. Ces filaments scientifiquement validés et très efficaces présentent les caractéristiques suivantes :

• L'action antibactérienne fournie par ce type de filaments est capable d'éliminer 99,9% des champignons, des virus et d'un grand nombre de micro-organismes.
• PLActive est certifié ISO 10993-5:2009 (pas de potentiel cytotoxique), ISO 10993-10:2010 (pas d'irritation cutanée et pas de réactivité intracutanée) et ISO 10993-12:2012 (évaluation biologique des équipements médicaux).
• Les pièces imprimées en PLActive 3D peuvent être stérilisées avec de l'UCV, de l'ozone, de l'Ethox ou de l'eau de Javel, mais pas avec de la chaleur sèche ou humide (autoclave) en raison de la température de ramollissement du matériau (55°C).
• Le MDflex conserve toutes les propriétés mécaniques du TPU, telles que la ténacité et la flexibilité, présente un allongement à la rupture de 450 % et une bonne résistance aux températures élevées (138°C).

Image 2 : Différentes applications de PLACTIVE AN1 et MDFlex. Source : Copper 3D.

Copper3D a envoyé des échantillons de ses filaments à plusieurs laboratoires de microbiologie où des études ont été réalisées pour prouver l'efficacité de ses matériaux.

Medphen est un autre fabricant spécialisé dans le développement et la fabrication de matériaux pour le secteur médical. Ses produits comprennent des filaments biocompatibles et des filaments antibactériens. Les matériaux développés par Medphen sont largement utilisés en pharmacologie, dans le secteur médical, dans l'industrie dentaire et dans les cosmétiques.

Dans le cas de Medphen, ses matériaux antibactériens sont basés sur la nanotechnologie du graphène et conviennent aux applications médicales.

Image 3 : Stabilisateur de facture imprimé avec Neo TPU. Source : Mephen.

Les nanofibres de graphène sont présentes, par exemple, dans les filaments Neo ABS et Neo TPU, assurant des propriétés antibactériennes et améliorant les performances des polymères de base. Grâce à leurs propriétés, ces matériaux facilitent la désinfection et maintiennent la stérilité des objets qui entrent en contact avec eux.

Les filaments de Copper3D et Medphen sont basés sur certains des polymères les plus utilisés et les plus faciles à mettre en œuvre, tels que le PLA, l'ABS ou le TPU. Cela rend l'impression 3D FDM avec des filaments antibactériens accessible à tous les types d'utilisateurs et compatible avec presque toutes les imprimantes 3D FDM du marché.

Applications des filaments antibactériens

Le développement de nouveaux matériaux tels que ceux mentionnés ci-dessus offre divers avantages et possibilités pour la fabrication de pièces destinées à l'environnement médical. Voici quelques-unes des applications possibles de ces filaments :

• Fabrication de prothèses postopératoires.
• Fabrication d'orthèses sur mesure.
• Fabrication de prothèses ou de semelles orthopédiques pour chaussures.
• Fabrication de modèles anatomiques pour la préparation chirurgicale et la répétition des procédures avec les étudiants.
• Fabrication de dispositifs médicaux tels que connecteurs, cathéters, tubes flexibles, gestion des fluides et de l'air.
• Fabrication de matériel médical, d'outils ou de prototypes de nouveaux ustensiles.
• Fabrication de distributeurs, de piluliers et de conteneurs de médicaments, ainsi que de boîtes de protection.

Ainsi, l'impression 3D FDM avec des matériaux antibactériens constitue une avancée majeure pour le secteur médical, offrant des avantages tels que la possibilité de personnaliser et de fabriquer des composants adaptés au patient, la réduction des temps d'attente ou, dans le cas des modèles pour la préparation chirurgicale, la réduction de la probabilité d'erreur dans les opérations.