Les biomatériaux

Introduction

Pour remplacer les différentes matières qui constituent le bras, la prothèse a besoin de matériaux spécifiques. En effet, pour se rapprocher au plus près de la réalité, les matériaux doivent être inoxydables, résister à la corrosion, ne pas avoir une masse trop importante et avoir un module d’élasticité (module d’YOUNG) proche de celui de l’os. Dans cet optique, des vérins remplacent les articulations (coude), des moteurs (de plusieurs tailles) sont installés (les petits pour rendre possible le mouvement des doigts, et les grands pour les mouvements du poignet, du coude et de l’épaule). Des tubes de carbone renferment les boîtes de vitesse, de la fibre de carbone recouvre les moteurs comme les boîtes de vitesse. Enfin, la gomme de silicone qui ressemble à de la peau, est placée sur l’avant-bras et la main  dans un but esthétique.

Définition

Un biomatériau est un matériau non vivant d’origine naturelle ou synthétique qui va, dans le domaine médical, interagir avec les systèmes biologiques. Il y a 4 grandes catégories de biomatériau dont font parties les métaux et alliages métalliques que l’on va étudier.

Les métaux

C’est une catégorie très importante des biomatériaux du fait de leurs propriétés physiques souvent intéressantes. Dans cette étude, nous nous intéresserons uniquement aux matériaux utilisés dans la conception du bras bionique : aciers inoxydables, alliages de titane, fibre de carbone.

Les aciers inoxydables

L’acier est un alliage métallique composé  de fer et de moins de 1,7% en masse de carbone. Lorsqu’on lui ajoute plus de 10,5% de chrome, il devient inoxydable. De plus, les aciers inoxydables présentent d’autres avantages tels qu’ une bonne dureté (capacité à résister à la déformation) et une bonne résistance aux efforts et aux chocs.

Les alliages et les titanes

Ils sont de plus en plus utilisés pour les implants médicaux du fait de leurs excellentes propriétés physiques : haute résistance à la corrosion, une masse volumique relativement basse et un module d’élasticité (de YOUNG) proche de celui de l’os.

L'aluminium

C’est un métal malléable, qui peut être étiré sans se rompre (dit ductile), qui conduit bien l’électricité, et il est le plus léger des matériaux. Il est résistant à l’oxydation, bien que très oxydable à l’air : en effet, à son contact une couche de quelque micromètres d’alumine se forme et protège le reste du métal.

La fibre de carbone

Cette fibre est extrêmement résistante pour sa taille. Cette haute résistance est due principalement à l’alignement parallèle à l’axe de la longueur de cristaux microscopiques constitués de l’agglomération des atomes de carbones. Ces fibres de carbones sont aussi reconnues pour leur résistance élevée à la traction et à la compression, leur flexibilité, leur bonne conductivité thermique et électrique, et leur faible densité.

Les non-métaux

La gomme de silicone présente une bonne résistance à la température (même extrême : -55°C à 300°C), elle est complètement inerte aux réactions chimiques ; ce qui en fait l'un des plus importants matériaux utilisés dans le domaine des implants et dans d’autres applications du domaine médical. Enfin, et non des moindres, elle ressemble beaucoup à la structure de la peau.

Conclusion

Les matériaux sont choisis dans le but de ressembler au plus près au corps humain. Ils sont donc choisis en fonction de leur propriétés chimiques et de leur biocompatibilité par rapport au corps humain, mais aussi en fonction de leurs masse ou encore de leur résistance. Tout ceci est mis en place pour que le patient n'ait aucune, ou en tout cas, le moins possible de contraintes et que cela soit esthétique notamment par l'utilisation de la silicone. Cependant, les prothèses bioniques ne peuvent répondre à ce critere et pour cause, le fonctionnement de celles- ci oblige les métaux à intervenir.

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