Nouvelle maille bioélectronique souple testée sur le poignet humain et le cœur de porc pulsé

Anonim

Une équipe de recherche du Centre de recherche sur les nanoparticules, au sein de l'Institut des sciences fondamentales (IBS), a mis au point un dispositif portable et implantable qui mesure les signaux électrophysiologiques et applique des stimulations électriques et thermiques. Il fournit des informations sur les dysfonctionnements musculaires et cardiaques et pourrait donc être utilisé pour le soulagement de la douleur, la rééducation et le contrôle moteur prothétique. En tant que premier implant souple capable d’enregistrer l’activité cardiaque en plusieurs points d’un cœur de porc, ce prototype, décrit dans Nature Nanotechnology, pourrait contribuer à la recherche et à la production de la future bioélectronique.

Les chercheurs de l'IBS ont utilisé ce nouveau dispositif sur la peau humaine pour enregistrer les données relatives à l'électrocardiogramme (ECG) et à l'électromyogramme (EMG). Grâce à sa souplesse, son élasticité et son extensibilité, il peut suivre les contours des articulations flexibles, comme le poignet. Porté sur l'avant-bras, il surveillait simultanément les signaux EMG et délivrait une stimulation électrique et thermique pouvant être utilisée dans des applications thérapeutiques.

L'équipe de recherche a également produit un grand maillage personnalisé qui s'adapte à la partie inférieure d'un cœur de porc. Enroulé autour du cœur, l’implant peut lire les signaux de l’ensemble de l’organe pour identifier les lésions éventuelles et favoriser la récupération. Par exemple, il a pu enregistrer le changement du signal ECG provoqué par une crise cardiaque aiguë. Le maillage est stable lors de mouvements cardiaques répétitifs et n'interfère pas avec l'activité de pompage du cœur.

"Bien que divers dispositifs cardiaques mous aient été signalés pour le cœur de rat, cette étude sur les porcs peut se rapprocher de la physiologie humaine plus précisément", explique CHOI Suji, premier co-auteur de l'étude. "Nous visons à étudier les maladies cardiaques et à stimuler plus efficacement le cœur en synchronisant l'activité de pompage cardiaque."

Ce patch étirable et conducteur est constitué de nanofils d’argent recouverts d’or mélangés à un type de caoutchouc appelé polystyrène-butadiène-styrène (SBS). Les caoutchoucs conducteurs classiques à base de fil d'argent ont des applications biomédicales limitées car l'argent est toxique. Dans cette étude, la gaine en or empêche le lessivage de l’argent et la corrosion causée par l’air et les liquides biologiques tels que la sueur.

"Nous avons profité de la conductivité élevée de l'argent, de l'extensibilité de SBS et de la haute biocompatibilité de l'or", explique HYEON Taeghwan, directeur du Centre de recherche sur les nanoparticules et co-auteur correspondant. "Trouver la bonne proportion de chaque matériau était la clé du succès."

Les projets de recherche futurs visent à maximiser encore la conductivité et l'étirabilité en concevant de nouveaux matériaux non toxiques et en étudiant l'effet thérapeutique du maillage dans les maladies cardiaques.

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