Une pincée de gallium pourrait rendre les implants de hanche et de genou plus stables

Si les prothèses de hanche et de genou en titane permettent à de nombreuses personnes de retrouver leur mobilité, elles sont néanmoins sujettes à des défaillances. Un nouvel alliage pourrait changer la donne, simplement en ajoutant au mélange une petite quantité de gallium souple et antibactérien.

Que l'implant remplace une hanche ou un genou, il existe une frontière bien définie entre le dispositif en titane et le tissu osseux naturel du patient. Si des bactéries colonisent la surface de l'implant à cet endroit, une infection peut se produire et entraîner la rupture de la connexion os/implant. Une fois cette opération terminée, une deuxième intervention chirurgicale sera nécessaire.

Un autre problème potentiel vient du fait que le type de titane le plus souvent utilisé pour les implants, le Ti-6Al-4V, est plus rigide que l'os. Cela signifie que l'implant ne fléchit pas autant que l'os auquel il est fixé, concentrant ainsi la tension à l'interface entre les deux. Non seulement cela peut entraîner une défaillance de la connexion au fil du temps, mais cela peut également être une source de douleur pour le patient.

Pour tenter de résoudre ces deux problèmes, des scientifiques de l'université australienne Flinders ont récemment ajouté du gallium (Ga) au Ti-6Al-4V. Ce métal est non seulement connu pour ses propriétés antibactériennes, mais il est également plus flexible que le titane (Ti).

Les chercheurs n'ont toutefois ajouté qu'une petite quantité de gallium. L'un des alliages Ti/Ga qu'ils ont créé ne contenait que 3 % de gallium en poids, tandis que l'autre n'en contenait que 5 %. Pour les besoins de l'étude, les échantillons ont pris la forme de tiges et non d'implants.

Après exposition à la bactérie Pseudomonas aeruginosa (qui infecte fréquemment les implants), les deux nouveaux alliages ont éliminé respectivement 90 % (+/- 5 %) et 95 % (+/- 3 %) des microbes sur une période de six heures. En revanche, un échantillon témoin de titane Ti-6Al-4V n'a éliminé que 3 % (+/- 2 %).

Il est important de noter que l’effet antibactérien des deux alliages Ti/Ga s’est poursuivi après la « tuerie » initiale de six heures, et aucun effet nocif sur les cellules humaines n’a été observé sur une période de 24 heures.

De plus, lors des tests de résistance des alliages, la version à 3 % de Ga a montré un module de Young inférieur de 37 % à celui du Ti-6Al-4V, tandis que la version à 5 % de Ga était inférieure de 44 %. Le module de Young est une mesure de la facilité avec laquelle un matériau peut être plié.

Cela dit, les deux nouveaux alliages ne sont pas faibles. Leur dureté, c'est-à-dire leur capacité à résister à la déformation de surface, est légèrement inférieure à celle du Ti-6Al-4V. Des recherches supplémentaires pourraient encore améliorer leur dureté.

« Les alliages utilisés dans cette étude ont montré des résultats très prometteurs et s'inscrivent dans le cadre des efforts continus visant à améliorer les composants des implants orthopédiques », explique le Dr Reza Hashemi, qui a dirigé l'étude avec Rhianna McHendrie, diplômée en génie des matériaux. « Par rapport aux prothèses existantes, l'ajout de gallium produit un matériau supérieur aux propriétés antibactériennes qui améliore les résultats pour les patients tout en réduisant la douleur potentielle, les complications médicales et l'échec des implants à long terme. »

https://www.mdpi.com/2079-4983/15/6/167

https://news.flinders.edu.au/blog/2024/08/09/new-alloys-for-hip-and-knee-implants/