Dans les laboratoires aux quatre coins du monde, les scientifiques et les ingénieurs de Medtronic tentent de percer les secrets de cet alliage métallique remarquable. 

« Aucun matériau ne se compare au nitinol », affirme Carl Schu, scientifique chez Medtronic.

Le terme « nitinol » renvoie au Nickel, au Titane et au Laboratoire d’artillerie navale (Naval Ordnance Laboratory ou NOL) où l’alliage a vu le jour. Le nitinol, qui est composé à parts plutôt égales de nickel et de titane, constitue un matériau clé de certains des dispositifs médicaux de pointe les plus récents de Medtronic.

« Sans le nitinol, nous n’aurions tout simplement pas pu créer certains de ces dispositifs », a souligné le Dr Narendra Simha, ingénieur chez Medtronic et grand spécialiste de l’étude et de l’utilisation du nitinol dans la conception de dispositifs médicaux.

LES AVANTAGES

Le nitinol présente deux avantages de taille. Premièrement, il possède une mémoire de forme impressionnante : même s’il est écrasé ou déformé, il suffit de réchauffer le matériau pour activer sa mémoire afin qu’il retrouve sa forme d’origine. Deuxièmement, le nitinol est superélastique : il peut s’étirer jusqu’à 10 fois plus que les métaux ordinaires et si les conditions s’y prêtent, il peut être pressé ou pincé et reprendre sa forme par la suite sans devoir être réchauffé.

Cette dernière caractéristique, soit la superélasticité, a contribué au développement d’une méthode révolutionnaire permettant de remplacer des valves cardiaques sans procéder à une chirurgie à cœur ouvert.

Grâce au nitinol, les valves cardiaques de remplacement peuvent être comprimées dans un petit dispositif de distribution, lequel est inséré par une veine de la jambe et envoyé directement à la valve cardiaque malade.

ÉTENDRE LE TRAITEMENT À PLUS DE PATIENTS

« Lorsqu’on observe son déploiement, on dirait presque de la magie, déclare Cynthia Clague, directrice de la recherche pour la division Coronaropathies et cardiopathies structurelles chez Medtronic. Grâce à cette technologie, les médecins peuvent traiter des patients qui n’étaient auparavant pas qualifiés, soit ceux dont la santé les empêchait de subir une chirurgie à cœur ouvert très invasive. »

De plus, le nitinol est hautement durable : des endoprothèses de qualité faites avec du nitinol peuvent supporter des centaines de millions de battements de cœur durant plusieurs années sans se briser, ce qui rend le nitinol parfait pour les dispositifs implantables.

Il est devenu un matériau couramment utilisé dans la fabrication de dispositifs médicaux, y compris les endoprothèses, les valves de dérivation et même certaines applications en médecine dentaire. 

Cela dit, son utilité n’a pas toujours été claire.

Développé vers la moitié du 20^e siècle, le nitinol est resté pendant de nombreuses années un matériau dont on remarquait les atouts sans toutefois lui trouver d’utilité concrète.

« Dans les années 1950, certaines publications affirmaient que bien que le matériau soit remarquable, il ne pouvait servir à quoi que ce soit, explique le docteur Simha. Ce n’est qu’avec l’arrivée des dispositifs médicaux que nous avons trouvé des fonctions à ce matériau fantastique. »

Cependant, selon le docteur Simha, nous commençons à peine à le connaître. 

« Si cette technologie a le potentiel de nous faire monter 10 étages, nous n’en sommes actuellement qu’au deuxième ou troisième étage », ajoute le docteur Simha.

ACCÉDER À UN NOUVEAU POTENTIEL

Contrairement aux autres alliages métalliques qui se dilatent au contact avec la chaleur, le nitinol se contracte. D’ailleurs, cette contraction survient avec une puissance impressionnante. Le nitinol peut facilement supporter plus de 4 000 fois son propre poids. « C’est le même principe que pour le moteur d’une voiture. Le nitinol fait aussi déplacer des éléments, sans toutefois avoir besoin d’un moteur. Le matériau est capable de remplir seul sa fonction. Autrement dit, le nitinol fonctionne comme un actionneur », explique le docteur Simha.

Certaines entreprises ont misé sur la fonction d’actionneur du nitinol pour fabriquer des pompes à insuline pour le diabète et Medtronic cherche actuellement à savoir si cette fonction peut jouer un rôle dans le développement de dispositifs médicaux implantables de prochaine génération. 

Des équipes de Medtronic cherchent activement à trouver d’autres caractéristiques du nitinol en se concentrant sur sa structure anatomique. Elles examinent en quoi un nouveau rapport entre le nickel et le titane peut modifier les propriétés du nitinol, mettent en œuvre de nouveaux modèles pour le tester et le fabriquer et cherchent à en découvrir d’autres propriétés.

« De nouveaux avantages liés au nitinol continuent d’être découverts sans que nous sachions encore comment les exploiter, ajoute le docteur Simha.

« Il m’est probablement impossible d’énumérer tous les projets en cours chez Medtronic qui sont possibles grâce au nitinol – ce matériau est omniprésent dans les nouvelles applications et les secteurs de pointe, affirme madame Clague. Il ne fait aucun doute que le nitinol est une pièce maîtresse pour nos dispositifs de prochaine génération. Il restera incontournable pendant encore longtemps et nous continuerons à repousser les limites de son potentiel ».

En effet, les découvertes de demain sur le nitinol pourraient même surpasser nos connaissances actuelles à son sujet.