ZURICH, Suisse : Des chercheurs de l'ETH Zurich (l'Institut fédéral suisse de technologie) ont développé une nouvelle procédure permettant d'imiter la structure des matériaux composites biologiques complexes. Grâce à cette nouvelle technique, ils ont produit une dent artificielle dont la surface est aussi résistante et la structure aussi complexe qu´une vraie dent, tandis que la couche sous-jacente est plus souple à l'instar de la dentine naturelle.
« Notre technique est similaire à l'impression 3D, mais dix fois plus rapide et beaucoup plus rentable» a déclaré le Dr Florian Bouville, chercheuse post-doctorale du groupe d'étude de l'ETH. La nouvelle méthode, appelée feuillet magnétique assistée coulée (MASC), permet la création de matériaux composites complexes qui sont de quasi parfaites imitations de leurs modèles naturels.
Dès 2011, les scientifiques de l’ETH avaient développé des matériaux composites inspirés de la nacre de perle naturelle. La nacre de perle se compose de couches de particules de calcium solides et disposées de manière régulière, qui sont collées ensemble par des couches de protéines souples d’une épaisseur nanométrique. La structure de ces nouveaux matériaux est comparable à un mur de briques : de minuscules plaques de saphir dures et transparentes font office de briques et un polymère joue le rôle de mortier.
Des essais menés sur de fines feuilles ont permis aux chercheurs de constater que la résistance et la malléabilité des nouveaux matériaux étaient d’emblée largement supérieures à celles de la nacre de perle. Ces nouvelles feuilles composites présentent une résistance à la rupture plus de deux fois supérieure tout en conservant des capacités de déformation importantes.
Afin de démontrer le potentiel de développement de cette technique pour des futures applications en médecine dentaire, les chercheurs ont maintenant produit une dent artificielle. Le Dr André Studart, chef de projet et professeur en matériaux complexes à l'ETH se dit heureux des résultats obtenus et a déclaré : « Le profil de dureté et de résistance de cette dent artificielle correspond exactement à celle d'une dent naturelle »
Dans le processus MASC, un plâtre est rempli avec une suspension contenant des plaquettes céramiques aimantées. Afin d'atteindre la structure unique des modèles naturels, dont nombreuses micro-plaquettes sont jointes ensemble dans les différentes couches, un champ magnétique est appliqué au cours du processus de durcissement et son orientation a changé à intervalles réguliers. Les plaquettes en céramique s'alignent sur le champ magnétique, ce qui entraîne la formation de couches avec des propriétés matérielles différentes dans un seul objet.
Bien que les résultats MASC soient prometteurs, le Dr Studart souligne la nécessité d´améliorer sensiblement l´apparence du matériau avant que la technique ne puisse être utilisée pour des prothèses dentaires. Toutefois, les résultats actuels sont la preuve de concept que la structure fine naturelle d'une dent peut être reproduite en laboratoire.
D´autres méthodes existent pour imiter la nacre ou l'émail des dents mais sans réussir -jusqu'à présent- à créer une matière qui imite la structure complexe de l'ensemble d’une dent. Comme indiqué sur le site Web de l'ETH, la magnétisation et l'orientation des plaquettes en céramique dans le processus MASC a déjà été brevetée ouvrant la voie vers de potentielles applications en médecine dentaire.
L'étude, intitulée «Magnetically assisted slip casting of bioinspired heterogeneous composites », a été publié en ligne le 21 septembre dans la revue Nature Materials.
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