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A- Composition matérielle

Les matériaux sont la base de toutes les inventions. Nous pouvons donc nous demander lesquels sont utilisés et pourquoi. Dans la main biomécanique cette question est d’autant plus importante que cet outil doit permettre non seulement un usage facile mais il est aussi en interface avec la peau de l’humain. C’est pourquoi il faut non seulement choisir les matériaux selon leurs avantages mais aussi par rapport à leur degré d’harmonisation avec le corps humain. Nous verrons donc quels sont les matériaux que les scientifiques ont trouvés et pour quelles raisons ils les ont choisis.

Afin d’améliorer les performances d’une prothèse biomécanique (dont la main biomécanique), le choix des matériaux est primordial : il faut que la prothèse soit résistante à la corrosion et que l’organisme la tolère. On doit également prendre en compte le poids de l’appareil. Actuellement, une main biomécanique pèse en moyenne 5 kg , un poids trop conséquent  qui empêche le patient de porter la prothèse une journée complète. Les matériaux sont également choisis en fonction de leur compatibilité avec le corps humain. Il ne faudrait pas qu’ils apportent des effets secondaires sur la peau ou le corps du patient. On fait notamment attention au niveau du raccord entre le bras et la prothèse. C’est pour cette raison qu'on utilise uniquement des biomatériaux pour la construction de tels appareils. Ils sont conçus pour leur interaction avec le reste du corps. Les scientifiques recherchent activement des nouveaux matériaux plus légers qui permettraient de diminuer le poids de la main.

 

Toutes les parties du corps ne tolèrent pas les mêmes matériaux. Néanmoins, on retrouve fréquemment trois types de matériaux dans toutes les prothèses médicales et donc dans la main biomécanique : la gomme de silicone, les métaux et la fibre de carbone.


La gomme de silicone (19). La gomme de silicone, comme son nom le suggère, est essentiellement composée de silicone. Le silicone, aussi appelé polysiloxane, est un matériau appartenant à la famille des élastomères (polymère de nature élastique). Il est très utilisé dans les prothèses car il présente de nombreux avantages : on note entre autres sa résistance aux fluides et la bonne tenue qu’il sait garder quand il est soumis à des températures extrêmes (elle résiste à des températures allant de -116°C à +315°C). La gomme de silicone est utilisée principalement pour l’esthétique. Ainsi, elle recouvre la main biomécanique, mais ne lui apporte rien (à part une résistance à des températures extrêmes). C’est pourquoi elle ne sera pas retrouvée dans toutes les prothèses biomécaniques.

 

Les métaux (20) . Ils présentent deux avantages certains : leur résistance et leur flexibilité. Néanmoins, leur sensibilité à la corrosion est un désavantage qui doit être pris en compte : il ne faut pas en abuser dans la construction de la prothèse.

  • Les alliages de titane : également utilisés dans la chirurgie dentaire, les alliages de titane sont utilisés dans les membres biomécaniques car leur masse volumique ressemble à celle des os. Cependant l'alliage est malheureusement peu résistant. Il doit donc être “soutenu” par d’autres métaux, car ils ne pourraient former,  chacun séparément, une structure assez solide. Un autre avantage des alliages de titane est leur neutralité chimique qui leur permet de se raccorder parfaitement au bras lors de la pose. Elle ne cause aucun effet néfaste sur la peau, on appelle donc biocompatible ce matériau. Finalement, si l’alliage est recouvert de dioxyde de titane (TiO2), qui est un matériau inoxydable, on peut ainsi éviter les problèmes de corrosion.

  • Les aciers inoxydables (21): appartenant à la grande famille des aciers, ils sont constitués de carbone, de fer et de chrome. C’est un matériau de synthèse qui a un taux de carbone inférieur à 1,7%. En effet, si ce pourcentage était plus élevé, on assisterait à la formation de carbure qui est un matériau oxydable (qu’on ne souhaite pas retrouver dans les aciers inoxydables). Néanmoins, pour que l’acier soit tout à fait inoxydable, il faut ajouter 10,5% de chrome au mélange initial. Au contact de l’oxygène, le chrome formera une couche d’oxyde de chrome qui protégera le matériau, c’est le phénomène de passivation. L’acier inoxydable est utilisé pour sa résistance à l’érosion (dégradation due à l’action du vent et de l’eau).

  • L’aluminium (22): ce métal est remarquable du fait de sa ductilité, c’est-à-dire qu’il n’est pas dense. En effet, il est trois fois moins dense que le fer. Ainsi, cela permet d’obtenir un matériau très léger. De plus, l’aluminium est utilisé pour sa résistance à l’oxydation, c’est-à-dire qu’il est inoxydable, résistant à l’action de l’air.

 

Une alternative à l'utilisation de tous ces métaux est la fibre de carbone. En effet, ce matériau nouveau est beaucoup plus léger, plus résistant que tous les autres métaux. Cependant, du fait de la conception longue et coûteuse de ce matériau, il s’avère peu utilisé et non commercialisable à grande échelle pour le moment.

 

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