Dossier publié en 2023 avec la contribution de Liqcreate. Les applications citées comprennent des usages établis, des modèles de formation et des pistes de recherche ; leurs niveaux de validation ne sont pas équivalents.
Les résines photopolymères occupent une place importante dans plusieurs applications dentaires de l’impression 3D. L’élargissement de l’offre de machines et de matériaux a aussi encouragé l’exploration d’autres usages médicaux. Une résine adaptée à une application ne devient toutefois pas automatiquement utilisable pour toutes les pièces en contact avec le patient.
La biocompatibilité désigne l’aptitude d’un matériau ou d’un dispositif à remplir sa fonction avec une réponse biologique appropriée dans une application donnée. Elle ne signifie pas l’absence absolue de réaction immunologique et ne se résume pas à une étiquette apposée sur une résine brute.
Le choix doit donc prendre en compte l’usage prévu, les preuves disponibles, le procédé de fabrication et le post-traitement. Ce dossier examine ces questions au-delà de la dentisterie.
La revue de Guttridge et ses collègues recensait surtout des résines destinées au dentaire parmi les produits commercialisés comme biocompatibles qu’elle avait étudiés. Cela ne signifie pas que la majorité de toutes les résines d’impression 3D soit dentaire. Les applications dentaires offrent des besoins bien définis et des pièces souvent compatibles avec le volume des machines. Chaque usage revendiqué doit cependant être étayé ; une formulation ne reçoit pas une autorisation universelle pour tous les dispositifs.
Le marquage CE relève d’une démarche d’évaluation de la conformité. Ce n’est pas une autorisation délivrée par une agence nommée « CE », ni l’équivalent automatique d’une décision de la FDA.
Au-delà du dentaire, les pistes discutées comprennent les orthèses et exoprothèses, les guides chirurgicaux, des composants de dispositifs auditifs, les modèles anatomiques et certains instruments spécialisés. Les lentilles de contact, lentilles intraoculaires et implants relèvent d’exigences propres : leur présence dans un panorama de recherche ne prouve pas qu’une résine commerciale convient à ces usages.
Certaines pièces finales peuvent être produites par photopolymérisation en cuve. Dans un retour d’expérience publié par 3D Systems en septembre 2020, ACS Custom annonçait une capacité multipliée par quatre avec la solution Figure 4. L’entreprise utilisait à la fois des pièces imprimées directement et des moules pour fabriquer des pièces en silicone. Ce résultat concerne ce flux particulier, pas toute application auditive ou toute résine.
Par ailleurs, il est essentiel de garder à l’esprit que le choix d’un matériau pour des applications médicales est directement lié à la sélection de l’imprimante 3D et aux exigences à satisfaire dans une application donnée. Il s’avère qu’en fonction de leur finalité, les applications médicales peuvent nécessiter des matériaux souples, des matériaux rigides ou des matériaux multiples.
Quels matériaux pour quels modèles et dispositifs ?
Les matériaux rigides permettent de reproduire des structures osseuses sous forme de modèles anatomiques, et non de fabriquer des os humains vivants. La revue de Garcia et ses collègues sur la formation médicale décrit notamment des modèles en ABS obtenus par extrusion, ainsi que d’autres procédés. Ces exemples dépassent le seul domaine des résines ; leur objectif est l’enseignement ou la préparation d’une intervention.
Les matériaux souples peuvent reproduire certains comportements des tissus pour des modèles de cœur, de vaisseaux ou d’autres organes. La photopolymérisation et le jet de matière offrent différentes possibilités. La fidélité mécanique doit être vérifiée pour le geste enseigné ; les étapes de lavage, de finition et de post-polymérisation dépendent du système utilisé.
Associer plusieurs matériaux permet de construire des fantômes, c’est-à-dire des modèles physiques de simulation, comportant des zones rigides et souples. La difficulté est de reproduire les propriétés utiles pour l’exercice, sans confondre ressemblance visuelle et comportement biologique.
Un modèle de formation sans contact avec le patient et un dispositif destiné à être implanté n’ont donc pas les mêmes exigences.
Biocompatibilité, fabrication et stérilisation
Pour un dispositif au contact de la peau, la nature et la durée du contact participent à l’évaluation du risque biologique. Il faut aussi tenir compte du dispositif fini, de ses constituants et des résidus éventuels. Une durée annoncée de 24 heures ne constitue pas, à elle seule, une certification.
Les exigences dépendent de l’usage prévu. Le couple matériau-procédé doit être défini : machine, paramètres, lavage et post-polymérisation. Les résultats obtenus sur une pièce préparée selon un protocole précis ne se transposent pas automatiquement à une autre fabrication. Les considérations techniques de la FDA pour les dispositifs fabriqués par FA insistent sur la maîtrise du procédé et des opérations après impression.
La revue de Guttridge et ses collègues relevait une information inégale sur les usages, essais et post-traitements des résines étudiées. Les mentions commerciales doivent donc être examinées avec leur documentation : limites d’utilisation, méthodes d’essai et conditions de préparation.
Les instructions du fabricant font partie du procédé à valider et à contrôler. Nettoyage, post-polymérisation et stérilisation sont des étapes distinctes. Si la stérilisation est requise, sa méthode doit être compatible avec le dispositif et son effet sur les propriétés doit être évalué.
Les implants, les guides chirurgicaux et les pièces au contact de la peau présentent des profils de risque différents. Tous les implants ne sont pas en contact direct avec le sang ; les tissus concernés et la durée d’exposition comptent. Les modèles utilisés seulement pour l’apprentissage relèvent d’un autre contexte. Reproduire une propriété mécanique du PEEK ou d’un polyamide ne suffit pas à établir qu’une résine possède les mêmes performances biologiques ou la même aptitude à un usage de longue durée.
En 2023, les possibilités restaient inégales selon les applications. Une solution déjà validée en titane ou en thermoplastique ne donne pas automatiquement à une résine une voie d’enregistrement plus courte. Le développement demande une collaboration entre formulateurs, fabricants de dispositifs et professionnels de santé autour d’un usage défini.
Cet article a initialement été publié dans le numéro de mars/avril 2023 de 3D ADEPT Mag.
Auteurs et contributeurs
Cet article a été rédigé avec la contribution de Liqcreate, une entreprise qui développe des photopolymères pour les technologies SLA et DLP. Leurs polymères haut de gamme conviennent à un large éventail d’industries, notamment le prototypage, l’industrie, le divertissement, les biens de consommation, la santé et l’automobile. Dans un précédent article, 3D ADEPT Media a collaboré avec Liqcreate pour faire la lumière sur les différentes formes de toxicité et les solutions explorées pour la réduire dans l’impression 3D résine.
D’autres contributions incluent une étude sur les « Résines d’impression 3D biocompatibles pour les applications médicales » et une autre sur les « Matériaux d’impression 3D et leur utilisation dans l’enseignement médical ».
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