Si vous développez des produits médicaux ou d'autres dispositifs utilisés dans un contexte de soins de santé, vous devez faire attention au matériau que vous choisissez pour la fabrication.
Généralement, le métal, plutôt que le plastique ou un autre matériau, est choisi pour les mises en pratique qui nécessitent le plus haut degré de résistance et de durabilité, en particulier lorsqu'il est utilisé pour des outils ou comme joints de remplacement soumis à de fortes contraintes mécaniques.
Outre les performances purement mécaniques, le métal utilisé dans un environnement de soins de santé doit répondre à des critères spécifiques auxquelles la plupart des autres produits n'ont pas à répondre. Par exemple, ils peuvent devoir être non toxiques en présence de tissus ou de fluides humains. Ou, ils peuvent devoir résister à des produits chimiques tels que les détergents et les alcools qui sont utilisés pour le nettoyage. Le métal utilisé pour les implants doit être non magnétique et non corrosif en plus d'être non toxique.
En raison des nombreuses variables, la FDA aux États-Unis (ainsi que d'autres agences dans le monde) ne certifie aucune matière première pour les dispositifs médicaux en tant que tels. C’est plutôt le produit final - et non le matériau - qui est classé. Cependant, le choix d'un matériau biocompatible reste la première et la plus importante étape vers la classification.
Quels sont les métaux et alliages métalliques les plus courants pour les dispositifs médicaux?
Plusieurs types de métaux communs et d'alliages métalliques sont devenus indispensables après de nombreuses années d'utilisations dans le monde réel. Voici les types les plus courants et leurs utilisations typiques.
1. L'acier inoxydable
L'acier inoxydable est un matériau idéal pour de nombreux types d'appareils médicaux. Il est non toxique, non corrosif, durable et peut être poli pour obtenir une finition très fine afin qu’il soit facilement nettoyé.
Les types d'acier inoxydable les plus couramment utilisés pour les implants médicaux et les piercings corporels sont le 316 et le 316L, qui sont très résistants à la corrosion. Ceci est plus qu'important car la corrosion dans la circulation sanguine peut provoquer une infection et voire même la mort. De nombreuses personnes souffrent également de réactions allergiques au nickel. Par conséquent, des variétés d'acier inoxydable à faible teneur en nickel peuvent y substituer.
La plupart des outils chirurgicaux sont en acier inoxydable 440. Il n'est pas aussi résistant à la corrosion que le 316, mais sa teneur plus élevée en carbone signifie qu'il peut être traité thermiquement pour créer des arêtes très tranchantes pour les instruments de coupe.
L'acier inoxydable est couramment utilisé pour l'orthopédie, comme le remplacement des articulations de la hanche, ou pour stabiliser les os cassés avec des vis et des plaques. Il est également utilisé pour d’autres outils chirurgicaux tels que des pinces à épiler, des pinces, des hémostases et d’autres équipements qui doivent être durables et faciles à nettoyer et à stériliser. Un maillage en acier inoxydable est aussi parfois utilisé pour les stents intravasculaires.
2. Le cuivre
Le cuivre est rarement utilisé directement pour les implants médicaux. C'est parce que le cuivre est mou et peut causer une toxicité à l'intérieur des tissus. Cependant, certains alliages de cuivre sont encore utilisés dans les implants dentaires et pour prévenir des infections lors des opérations de transplantation osseuse. Mais si le cuivre est vraiment remarquable, c'est grâce à ses propriétés antivirales et antibactériennes exceptionnelles. C’est pourquoi le cuivre est un matériau idéal pour les surfaces constamment manipulées comme les poignées de porte, les barrières de lit et les interrupteurs. Le cuivre est unique en ce que plus de 400 alliages de cuivre différents ont été approuvés par la FDA comme biocides pour empêcher la propagation de virus comme le SARS-CoV-2.
3. Le titane
Le titane est maintenant un substitut courant de l'acier inoxydable pour fabriquer des supports squelettiques et des remplacements osseux. Il est tout aussi solide et durable que l'acier inoxydable tout en étant nettement plus léger, et il démontre une excellente biocompatibilité. Les alliages de titane sont également parfaits pour les implants dentaires. En effet, le titane, comme certains types d’acier inoxydable, peut être imprimé en 3D en métal pour créer des pièces parfaitement personnalisées à partir des scans et des rayons X d’un patient.
4. Le chrome cobalt
Le chrome cobalt a une résistance élevée à l'usure et est utilisé pour les remplacements d'articulations et pour les implants dentaires. Il peut être électropoli afin que la surface soit très lisse pour éviter la contamination. Bien que ce soit très dur, les pièces en chrome cobalt peuvent être usinées CNC ou imprimées en 3D.
5. L'aluminium
Bien que rarement utilisé en contact direct avec le corps, l'aluminium est très couramment utilisé pour divers types d'équipements de support qui doivent être légers, solides et résistants à la corrosion. Cela comprend par exemple les cadres de lit, les fauteuils roulants, les bâtons de marche, les supports orthopédiques ou encore les supports IV. Comme l'aluminium brut peut ternir ou s'oxyder très facilement, les pièces en aluminium sont généralement peintes ou anodisées pour plus de durabilité.
6. Le magnésium
Le magnésium a une excellente résistance au poids et est biosécurisé, mais il n'est pas traditionnellement utilisé dans les dispositifs ou appareils médicaux. L’une des raisons à cela est que le magnésium est très réactif lorsqu'il est exposé à l’oxygène ou à différents liquides, à moins qu’il n’ait été traité en surface.
Mais la tendance du magnésium à se biodégrader naturellement et en toute sécurité (comme dans les comprimés de magnésium à croquer) peut également être intelligemment exploitée pour fabriquer des stents cardiaques et des remplacements de greffe osseuse. Le fait qu'un stent, par exemple, soit réabsorbé dans la circulation sanguine après une chirurgie vasculaire aide à empêcher une autre intervention chirurgicale pour retirer le stent à un moment ultérieur. Le magnésium peut être usiné ou moulé sous pression pour les grandes pièces.
D'autres métaux courants utilisés en petites quantités comprennent l'or, le platine, l'argent, l'iridium et le tungstène.
3D PRINT et sa société-sœur 3D MEDICAL ont travaillé avec tous ces matériaux et bien d'autres pour réaliser des projets qui soutiennent les industries médicales, aérospatiales, automobiles et des produits de consommation.
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