Pourquoi innover dans le secteur médical ?
On parle beaucoup d’innovation depuis la crise du Covid-19 dans le secteur médical et des life sciences. Cette semaine, Okay Doc donne la parole à Amine A, HATTAL, Chief Technical Officer et chercheur chez Z3DLAB SAS.
Alors que la population des sociétés modernes vieillit et que le risque de maladie osseuse ou d’accident osseux augmente, le besoin d’une nouvelle génération de matériaux avec une biocompatibilité supérieure et des propriétés mécaniques adéquates est un défi dans le secteur médical, il est donc nécessaire d’innover. Selon la source « Allied Market ResearchTM », le marché des prothèses (implants) médicales représentait 85 389 millions de dollars en 2019 et devrait atteindre 147 464 millions de dollars d’ici 2027, enregistrant un taux de CAGR (Compound Annual Growth Rate) de 7,2% de 2020 à 2027.
Sommaire
Innover dans le secteur médical : les défis des prothèses modernes
Actuellement, dans le secteur médical, les prothèses médicales sont réalisées par usinage d’une tige d’un alliage de titane composé de titane, vanadium et aluminium (en français : TA6V ; en anglais : Ti6Al4V). Cet alliage issu de la recherche aéronautique est utilisé depuis 60 ans pour la production d’implants médicaux. Les principaux problèmes des prothèses aujourd’hui sont la faiblesse de la fixation à l’os, la rigidité (115 GPa par rapport à 25 GPa pour l’os le plus dur du corps humain (l’os cortical)) et la toxicité de l’aluminium et du vanadium (le relargage d’ions de vanadium et d’aluminium).
Un autre matériau qui a été banni en octobre 2019 par la commission de l’EU, est le matériau CoCr (un alliage composé du Cobalt et du Chrome) à cause de sa toxicité et la non-biocompatibilité avec le corps humain. À savoir que ces deux derniers matériaux (TA6V et CoCr) représentent la part majoritaire dans le secteur médical. L’absence d’un ou l’autre laissera un vide dans le secteur médical et par conséquent une évolution tarifaire considérable.
Secteur médical : un matériau innovant pour remplacer les matériaux actuels
Pour répondre à toutes ces problématiques, il a fallu trouver des solutions-matériaux afin de remplacer ces deux matériaux. En 2017, nous avons mis au point le ZTM14N (nom commercial), un matériau de mélange de Titanium, Niobium et Zirconium. Il possède le plus faible module d’élasticité des alliages du Titane sur le marché. ZTM14N est fabriqué par la technologie de fabrication additive ou impression 3D sur lit de poudre. Les premiers résultats ont montré une très bonne densité, santé matière et des propriétés mécaniques meilleures que le TA6V et le CoCr.
Innovation médicale : la fabrication additive ouvre de nouvelles voies
Un petit rappel, la fabrication additive (FA) consiste à produire en un temps réduit et d’une manière automatisée un objet 3D, couche par couche, à partir d’un modèle issu d’une conception assistée par ordinateur (CAO). Initialement destinés à la fabrication de prototypes et de maquettes, les procédés de fabrication additive répondent depuis quelques années à des demandes de pièces fonctionnelles. Selon les procédés, il est possible aujourd’hui de fabriquer des pièces métalliques ou en matériaux composites à matrice métallique ou polymère.
Cependant, la gamme des matériaux proposés reste limitée alors qu’il existe une réelle attente de nouveaux matériaux pour des objets métalliques plus légers ou des composites aux propriétés nouvelles ou améliorées, en particulier dans les secteurs liés aux industries automobiles, nucléaires, aéronautiques et médicales.
Secteur médical : innover grâce au matériau ZTM14N, une révolution pour les prothèses
Afin de tester la fiabilité de ce nouveau matériau (ZTM14N), des travaux ont été initiés depuis 2017. Ils portent sur l’utilisation de ZTM14N comme matériau et la maîtrise de son processus de fabrication (avec la technique d’impression 3D) pour produire des prothèses médicales (prothèses de hanche, implants dentaires, mandibules, bridges, etc.). Ensuite, il a fallu en parallèle, certifier et normaliser les produits auprès de la commission européenne pour obtenir le label CE.
Ceci était un travail concurrentiel car il fallait prouver que le matériau ne possède aucun danger de toxicité sur le corps humain (procédure classique pour les nouveaux matériaux). Aujourd’hui, et grâce à ce nouveau matériau qui a permis d’innover dans le secteur médical, des prothèses sont fabriquées et commercialisées dans le marché européen et américain.
Prochainement, Pourquoi innover dans le secteur aéronautique ?
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