Alliages pour le biomédical

Stéphanie Delannoy, Laurence Jordan, Jean-François Nguyen, Fan Sun, Philippe Vermaut

Etude des structures et propriétés des alliages à mémoire de forme de type NiTi

Exemple d’utilisation comme implants d’alliages de type NiTi

Ces alliages à mémoire de forme possèdent des propriétés fonctionnelles pseudoélastiques étonnantes : la superélasticité et la mémoire de forme qui leur permettent de se déformer de 6 à 8%. Ces propriétés sont contrôlées par une transformation martensitique à caractère thermoélastique. Ces alliages constituent d’excellents candidats pour des applications biomédicales. En effet, du fait de plusieurs transformations de phases possibles, leur rigidité peut être comparable à celle de l’os permettant de déplacer les dents de façon physiologique en orthodontie, de concevoir des outils capables de passer dans les courbures des canaux dentaires en endodontie ou de maintenir l’anatomie des artères et éviter qu’elles s’obstruent grâce à des stents.

Les propriétés de ces applications sont très dépendantes de la composition exacte de l’alliage, de sa pureté et de toute son histoire thermomécanique. Ces propriétés peuvent être adaptées par des traitements thermiques dont certains peuvent générer des précipités.

Image TEM de précipités Ni4Ti3

Les systèmes d’alliages spécifiés comprennent des alliages TWIP/TRIP à base de Ti/Zr/Fe, des composés intermétalliques NiTi et des alliages à base de Co-Cr. Le travail pratique mis en œuvre pour comprendre ces matériaux inclus l’élaboration d’alliages, les mesures thermodynamiques, les évaluations électrochimiques, les tests mécaniques et les microscopies électroniques. Des études in-situ dans le couplage MEB/MET avec déformation mécanique et variation de température sont également développées pour révéler les mécanismes de déformation dans les alliages métastables à différentes échelles de longueur. Ces résultats sont d’une grande importance pour améliorer les performances et la sécurité des implants cardiovasculaires et d’autres dispositifs qui fonctionnent dans des conditions extrêmes.

Développement d’une nouvelle génération de matériau destinée à la CFAO

Cette nouvelle génération de blocs « céramique hybride », associée à la CFAO directe pourrait simplifier la réalisation des traitements prothétiques. En effet, avec des propriétés mécaniques supérieures, comparables à une vitrocéramique disilicate de lithium, un usinage aisé et un polissage simple, la réalisation de restaurations fixées plurales, implanto-portées est désormais possible de manière extemporanée au fauteuil. Autrement dit, la réalisation technique de la phase prothétique sera plus simple, rapide, efficace, à coût réduit.  Il sera désormais possible de réaliser en une séance au fauteuil des restaurations unitaires partielles, périphériques, plurales et implanto-portées.

Labcom Biotech Dental

Fort d’une expérience de 30 ans, Biotech Dental est devenu un acteur français de référence dans le domaine de la santé et se positionne aujourd’hui parmi les leaders sur le marché de l’implantologie dentaire. Ce projet coopératif entre l’équipe de métallurgie et Biotech Dental s’articule tant autour de la résolution de problématiques scientifiques à court terme, visant à améliorer les propriétés de produits actuellement commercialisés par l’entreprise, qu’autour de travaux de développement qui s’inscrivent davantage dans la durée et permettent ainsi une réelle valorisation de la recherche fondamentale.

Ce dernier volet repose sur une logique de rupture technologique pleinement basée sur l’innovation et s’axe sur différentes thématiques telles que l’élaboration de stratégies de traitements thermomécaniques originales (matériaux à gradient de propriétés) ou la création et l’optimisation d’une nouvelle famille d’alliages de titane à biocompatibilité améliorée (thèse R. Poulain).