09 Août 2015  |  Technique médicale
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Innovations dans la technique médicale

La technique médicale est un marché en pleine croissance, qui revêt de l’importance pour l’économie suisse. Il n’est donc pas surprenant qu’il joue un rôle essentiel à l’Empa. Dix des 30 laboratoires de recherche s’occupent entre autres de développement, de caractérisation et d’analyse de matériel, ainsi que de revêtements de surfaces. Lors du MedTech Day du 20 mai 2015, les chercheurs de l’Empa ont présenté les dernières découvertes de leur laboratoire.

Notre société est de plus en plus âgée. Mais le risque que certaines fonctions corporelles faiblissent s’accroît de pair avec l’augmentation de l’espérance de vie. «La nature n’a pas prévu que nous vivions aussi longtemps.» C’est avec ces mots qu’Alex Dommann, membre de la direction de l’Empa et responsable du département «Materials meet Life», a ouvert le MedTech Day cette année.
 
Grâce à une technique médicale des plus modernes, beaucoup de fonctions corporelles qui diminuent avec l’âge sont soutenues par des matériaux implantés, voire même reconstituées. Lors du MedTech Day, les professionnels intéressés issus du domaine de la recherche et de l’industrie ont pris connaissance des derniers progrès, dans le domaine des textiles fonctionnels - comme les bandages et les pansements spéciaux qui réagissent aux impulsions lumineuses pour administrer des doses de médicaments - ou dans celui des nouveaux revêtements d’implants, par exemple.

Jakob Kübler, chercheur du service «Céramique hautes performances» de l’Empa, développe avec son équipe des pièces pour stimulateurs cardiaques. Les infarctus constituent l’affection cardiaque la plus fréquente au monde; environ 30 % des patientes et des patients ont besoin d’un stimulateur cardiaque après un infarctus. L’appareil est ancré dans le muscle du cœur via une électrode. Actuellement, cet ancrage est en matière synthétique. Sur les stimulateurs cardiaques existant jusqu’à présent, une fibrose se développe souvent autour de ce matériau – il s’agit d’une multiplication de type cicatriciel du tissu conjonctif. Par conséquent, le stimulateur cardiaque consomme plus d’énergie pour donner des impulsions aux muscles du cœur et les piles doivent être changées plus souvent.

 

Nouveau bloc de mousse aidant à la cicatrisation de plaies chroniques et qui est ensuite éliminé par le corps.
(Source: KTI, Alessandro Della Bella)
 
Améliorer les implants par un revêtement des surface

La céramique a aussi fait ses preuves dans d’autres domaines de la technique médicale, comme dans les implants. Ici aussi, la surface joue un rôle important, notamment son revêtement. Les implants – qu’il s’agisse de prothèses de la hanche, d’implants dentaires ou de disques intervertébraux – ont différentes fonctions. Selon le lieu où ils sont posés, l’os doit pousser autour du matériel ajouté afin de l’ancrer solidement. C’est le cas pour une prothèse de la hanche, par exemple.
Kerstin Thorwarth, du service «Nanoscale Materials Science», a développé avec son équipe un revêtement pour un disque intervertébral de remplacement particulier – appelé cages. Celui-ci est constitué, soit d’un matériau thermoplastique (polyétheréthercétone, en abrégé PEEK), soit de titane. Les deux matériaux ont leurs avantages. Le PEEK est très bien supporté par le corps sur le plan mécanique, mais l’os se développe mieux autour du titane.
L’équipe de Kerstin Thorwarth a réussi à combiner les meilleurs éléments de chacune des deux options, à savoir, appliquer sur des cages en PEEK un revêtement de titane. 
Les prothèses de la hanche ont besoin, elles aussi, d’un revêtement de surface semblable. L’os doit se développer autour de l’implant pour que ce dernier demeure stable dans le corps. L’articulation elle-même, en revanche, doit rester mobile, faire preuve de qualités de glissement idéales et empêcher que l’os ne pousse à l’intérieur de cette partie de l’implant. Un tel matériau est, par exemple, le DLC (diamond-like carbon), sur lequel les recherches de l’Empa portent également – notamment dans le domaine des implants de disques intervertébraux.

 
La compatibilité avec le corps  

Que le corps humain supporte bien les matériaux thérapeutiques étrangers est la condition de base de leur présence - il s’agit de biocompatibilité. Katharina Maniura, responsable de la section «Biointerfaces», examine comment les cellules et les tissus réagissent à différents nouveaux matériaux d’implant. Il est important d’étudier chaque matériau spécifiquement en fonction de sa nouvelle utilisation. En effet, «le corps réagit différemment en fonction du lieu de l’implant, car la composition cellulaire diffère d’un tissu à l’autre», explique la chercheuse. Son équipe examine comment différents types de cellules réagissent à une propriété du matériau, afin de développer des matériaux appropriés pour les intégrer dans différents tissus. En outre, il faut éviter les complications post-implantatoires – les inflammations, par exemple.
Les études de biofilms déposés sur des matériaux constituent un autre thème. Qun Ren, chercheuse à l’Empa, s’intéresse aux bactéries qui se fixent aussi bien sur des implants que sur des appareils médicaux. Son équipe a développé un moyen de libérer entièrement les appareils médicaux de bactéries, comme l’endoscope, afin que ceux-ci puissent être réutilisés sans aucun risque pour le patient suivant.

 
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