Résoudre le problème de l'acier chirurgical inoxydable

Des chercheurs ont mis au point une technique pour concevoir des appareils et des instruments en acier inoxydable plus résistants aux bactéries et moins susceptibles d'être rejetés par le corps.

L'acier inoxydable est grandement utilisé en médecine chirurgicale: il entre dans la fabrication de matériel médical comme les endoprothèses coronaires, les tiges de prothèse de hanche et les prothèses de remplacement de disques intervertébraux, et dans celle de divers instruments chirurgicaux tels les bistouris et les forceps, ainsi que les tables d'opération.

En tant que matériau, l'acier inoxydable n'est cependant pas sans défaut. Avec le temps, les implants en acier inoxydable peuvent causer des réactions allergiques et toxiques et être rejetés par le corps; dans les environnements chirurgicaux peu hygiéniques, l'acier peut ne pas résister convenablement à l'accumulation de bactéries nocives.

Pendant des années, les scientifiques ont expérimenté des moyens d'améliorer l'efficacité de l'acier inoxydable en utilisant des revêtements spéciaux ou en modifiant sa chimie, voire la structure moléculaire de sa surface. S'ils sont parvenus à des améliorations, celles-ci comportent toutefois des limites intrinsèques complexes.

À ce jour, aucune solution simple, efficace et rentable n'a été trouvée. Cependant, grâce à leur expertise acquise dans le travail d'autres métaux biomédicaux, des scientifiques de la Faculté de médecine dentaire de l'Université de Montréal et un de leurs collègues du Département de chimie ont élaboré un moyen de modifier la surface même de l'acier inoxydable en créant un ensemble de pores à l'échelle nanométrique.

D'autres applications généralisées possibles

Le nouveau procédé, qui pourrait avoir des applications généralisées dans le secteur médical et d'autres domaines industriels, offre la perspective d'une meilleure tolérance de l'acier inoxydable par le corps et d'un contrôle accru des infections bactériennes dans les hôpitaux. Les résultats de cette recherche sont détaillés dans une étude parue dans la revue Colloids and Surfaces B: Biointerfaces.

"L'avantage de ce procédé réside dans sa simplicité et sa capacité à augmenter la réponse cellulaire tout en limitant la prolifération bactérienne", explique le superviseur de l'étude, Antonio Nanci, anatomiste en biologie cellulaire et directeur du Laboratoire de recherche sur les tissus calcifiés et biomatériaux.

"Compte tenu de ses propriétés antibactériennes, ce procédé permet d'éviter le recours aux antibiotiques et aux produits chimiques. Il repose simplement sur l'interaction physicochimique entre l'acier et les bactéries, ce qui est tout à fait unique et encourageant. Ce pourrait être un nouvel outil pour lutter contre la résistance bactérienne aux antibiotiques, précise Antonio Nanci. Tout ce qui est conçu en acier inoxydable dans les hôpitaux, que ce soit les poignées de porte, les instruments ou les tables d'opération, pourrait être traité de cette manière. Cela empêchera la propagation des bactéries. Pour ce qui est des implants médicaux, l'acier inoxydable dont la surface aura été modifiée facilitera la régénération des tissus autour des implants et permettra au corps de mieux les tolérer."

Une découverte due à une scientifique espagnole

Les auteurs de cette étude se sont appuyés sur des travaux d'Alejandra Rodriguez-Contreras, boursière postdoctorale originaire de Barcelone, qui cherche des façons de rendre les surfaces antibactériennes. Un travail qui est habituellement complexe et laborieux. "Alejandra ne pensait pas que ce serait possible de le faire aisément avec l'acier inoxydable, mais elle a essayé et ça a fonctionné, se souvient Antonio Nanci. Elle est arrivée en courant dans mon bureau et a crié “Ça marche, ça marche!”" La scientifique espagnole a adapté une technique dont on se sert pour la galvanoplastie des métaux en utilisant un mélange de composés chimiques inhabituel. Elle a aussi appliqué du vernis à ongles sur une partie de l'échantillon testé afin de la protéger pendant le traitement et de maintenir stable la structure interne du métal pour limiter les facteurs de variabilité de l'expérience.

"En fait, nous avons repris les méthodes simples que nous avions conçues pour le titane des implants dentaires. Nous les avons adaptées à l'acier inoxydable et cela a très bien fonctionné, dit Antonio Nanci. L'acier inoxydable est très résistant aux traitements chimiques et de nombreux scientifiques ont essayé au fil des ans de rendre sa surface fonctionnelle. C'est un matériau difficile à manier, mais nous avons percé son secret."

Antonio Nanci croit que le procédé mis au point par son groupe pour modifier la surface du métal – ce qu'il appelle la nanocavitation – présente un intérêt médical, mais qu'il peut aussi être employé dans d'autres industries pour améliorer la résistance à la friction, renforcer l'adhérence des revêtements et des peintures ou encore traiter les cuves de fermentation de certains aliments et de boissons, telles que la bière.