Bactéries individuelles sur une surface en Nylon-12.

Ces matériaux imprimés au laser pourraient stopper la propagation d’infections telles que le SARM dans les hôpitaux.

Des chercheurs de l’université de Sheffield, au Royaume-Uni, ont, pour la première fois, fabriqué des pièces imprimées au laser en 3D qui montrent une résistance aux bactéries courantes. Ils affirment que cette capacité pourrait arrêter la propagation d’infections telles que le SARM (Staphylocoques dorés résistants à la méticilline) dans les hôpitaux et les maisons de soins, sauvant ainsi la vie de patients vulnérables.

Ces travaux ont été décrits dans la revue Nature.

Une équipe interdisciplinaire de chercheurs du département d’ingénierie mécanique et de l’école de dentisterie clinique de l’université a combiné l’impression en 3D d’un polyamide (un matériau de type nylon) avec un composé antibactérien à base d’argent afin de produire des pièces résistantes aux bactéries. Ils ont ensuite utilisé une imprimante laser 3D EOS pour créer plusieurs formes solides antibactériennes avec des surfaces actives.

Les résultats de leurs recherches montrent que le composé antibactérien peut être incorporé avec succès dans les matériaux d’impression laser 3D existants sans aucune influence négative sur la transformabilité ou la résistance des pièces. Ainsi, dans les bonnes conditions, les pièces obtenues présentent des propriétés antibactériennes sans être toxiques pour les cellules humaines.

Large éventail d’applications

Selon l’équipe, ses conclusions « offrent un potentiel d’applications dans un large éventail de domaines, notamment les dispositifs médicaux, les pièces générales pour les hôpitaux qui sont soumises à des niveaux élevés de contact humain, les poignées de porte ou les jouets pour enfants, les prothèses dentaires et les produits de consommation, tels que les étuis de téléphone portable ». D’autres projets sont prévus dans chacun de ces domaines, dans le but de travailler avec les leaders de l’industrie et le potentiel de mise sur le marché de certains de ces produits.

Le Dr Candice Majewski, responsable universitaire du projet, qui travaille au Centre de fabrication avancée d’additifs du département de génie mécanique de l’université de Sheffield, a déclaré : « La gestion de la propagation des bactéries nocives, des infections et de la résistance croissante aux antibiotiques est une préoccupation mondiale. L’introduction d’une protection antibactérienne dans les produits et les dispositifs au moment de leur fabrication pourrait être un outil essentiel dans cette lutte.

« La plupart des produits imprimés en 3D actuels n’ont pas de fonctionnalités supplémentaires. L’ajout de propriétés antibactériennes au stade de la fabrication nous permettra de changer radicalement l’utilisation des capacités des procédés ».

Un effet supplémentaire a été identifié dans la réduction du nombre de bactéries collées à la surface des pièces. Les bactéries collées aux surfaces forment des « biofilms » qui sont souvent difficiles à enlever ; dans ce cas, un effet anti-biofilm a été observé, en raison de la mort des bactéries avant qu’elles ne puissent adhérer aux pièces.

Le Dr Bob Turner, du département d’informatique de l’université, a ajouté : « Nos interactions avec les microbes sont complexes et contradictoires – elles sont essentielles à notre survie et elles peuvent nous tuer. Une technologie comme celle-ci sera la clé d’une gestion éclairée et durable de cette relation cruciale avec la nature ».

Sans microbes : Pièces fabriquées à partir de 1% de matériau composite B65003.

Processus expérimental

L’article de Nature explique comment les scientifiques ont créé la matière infusée de bactéricides : « Nous avons imprimé des pièces en polyamide 12 [une poudre de frittage laser très utilisée : polyamide 12 / EOS PA2200] dans une série de géométries en utilisant des paramètres standard pour ce matériau sur une imprimante commerciale EOS Formiga P100.

« Nous avons ensuite imprimé les mêmes géométries de pièces en polyamide 12 mélangé à 1% de verre au phosphate d’argent B65003 [le bactéricide]. Les pièces étaient qualitativement presque identiques. Cette expérience simple a démontré la capacité de traitement d’un mélange de poudres frittables et non frittables via une imprimante 3D de frittage laser ».

L’article explique ensuite comment les scientifiques ont confirmé les capacités antibactériennes des surfaces imprimées en 3D :

« Nous avons vérifié l’activité antibactérienne contre deux agents pathogènes représentatifs. Les pièces ont été incubées dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS : Phosphate Buffered Saline) contenant des bactéries pendant 24 heures, après quoi la quantité de bactéries dans le milieu (bactéries planctoniques) et sur la surface des pièces a été mesurée.

« Les bactéries ont survécu pendant 24 heures dans du PBS avec une pièce normale en polyamide 12. Il y avait moins de S. aureus planctoniques dans le PBS qui avait tenu une pièce en composite antibactérien que dans l’équivalent en polyamide 12, certains échantillons contenant si peu de bactéries qu’ils étaient indétectables ».

https://optics.org/news/11/1/34

https://www.nature.com/articles/s41598-020-57686-4

https://www.eos.info/systems_solutions/plastic/systems_equipment/formiga_p_110