Technologie médicale : les micro-robots, petits mais costauds !

30. novembre 2015
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Capter les signes vitaux, retirer une thrombose ou appliquer un médicament de manière ciblée : les robots du domaine micro ou nano remplissent déjà de nombreuses tâche sen laboratoire. Les experts estiment qu’au cours de la prochaine décennie, les patients bénéficieront de nouveaux outils.

Certaines personnes en rêvent depuis des siècles : même si nous tombons malade, le chirurgien n’aura plus besoin d’utiliser son bistouri.

Il enverra plutôt des robots microscopiques dans notre corps et il effectuera des opérations ou administrera des médicaments à des endroits ciblés. Au sein des laboratoires, les médecins et les ingénieurs ont pu ensemble surmonter certaines difficultés techniques : un grand pas vers l’application.

Brique ou Origami

La première question est de savoir comment faire entrer les outils dans notre corps ? Cela fonctionne avec des systèmes reconfigurables. Les médecins injectent, pour le moment encore en laboratoire, un grand nombre de petits modules, partiellement identiques dans le corps. Grâce à une combinaison intelligente des groupes fonctionnels sont créés avec des caractéristiques différentes. Des endroits difficiles d’accès par des moyens traditionnels peuvent être atteints pour faire des biopsies, pour effectuer une intervention chirurgicale ou décharger des substances actives.

À la Conférence internationale sur la robotique et l’automatisation (ICRA), des chercheurs du MIT ont présenté un microrobot qui ressembles à une figure d’origami. Il est constitué de feuillets et peut se déplacer ou nager grâce à des aimants en néodyme et des bobines électromagnétiques sous la surface. Leur vitesse maximale se situe entre trois et quatre centimètres par seconde. Le nouveau mini-drone transporte de petites charges. Celles-ci pourraient être des médicaments ou des grains radioactifs. Les petits obstacles, comme des caillots, peuvent être dépassés avec succès.

Un jus spécial

Des défis restent à relever : pour se déplacer dans le sang ou le liquide synovial, il est nécessaire de tenir compte de la viscosité des fluides du corps humain. Des appendices spirales, comme utilisés par la nature chez les bactéries, s’avèrent être trop complexes. Comme si cela n’était pas suffisant, un autre problème se pose : la plupart des fluides biologiques ne sont pas des fluides newtoniens avec une viscosité constante. Leurs propriétés varient selon la vitesse du mouvement.

Des chercheurs de l’Institut Max Planck ont ​​récemment ajouté un système de disque dur interne dans leurs micro-nageurs. Un groupe de travail a été en mesure de produire des coquilles de moules en silicone miniaturisées par impression 3D. La structure pourrait facilement passer à travers les vaisseaux sanguins. Pour se déplacer, les deux plateaux se replient rapidement, et se rouvrent lentement grâce à une commande magnétique. La viscosité entre les deux moitiés change, et ainsi le voyage commence. Le but ici aussi est d’administrer les médicaments localement.

Du poisson frais dans le corps

À propos de l’impression 3D, des scientifiques de La Jolla utilisent des techniques en trois dimensions pour produire des très petites pièces en forme de poisson [Paywall]. Par Microscale Continuous Optical Printing (μCOP), ils produisent plusieurs centaines de micro-poissons en quelques secondes. Le cœur de la μCOP est une puce digitale à micro-miroirs avec deux millions de micro-miroirs, chacun d’eux pouvant être contrôlé individuellement afin de projeter des rayons ultraviolets sur des couches sensibles à la lumière. Dans la région de la queue, des nanoparticules ont été recouvertes de platine, comme un catalyseur, afin d’utiliser l’énergie chimique. Une solution de peroxyde d’hydrogène sert d’intermédiaire; la molécule se décompose sous catalyse en eau et oxygène. Pour une utilisation possible dans le corps, des enzymes serviront pour la production d’énergie. En outre, les chercheurs ont placé des particules d’oxyde de fer dans la « tête » de leur micro-poisson : une manière de les contrôler par voie externe via un champ magnétique. Ils essaient actuellement de transporter des médicaments micro-encapsulés. Une fois à leur but, leurs outils libèrent le médicament, ce qui permet d’obtenir des concentrations localement élevées sans surcharger l’organisme tout entier. Cela sonne agréablement aux oreilles des médecins pour l’avenir.

Vue dans les vaisseaux sanguins

Il y a d’autres expérimentations futuristes avec des pinces miniatures. L’Université Johns Hopkins a rapporté les premiers succès sur une « étoile de mer » artificielle. Une petite « pince » creuse pour passer l’occlusion vasculaire. Des versions thermosensibles peuvent également effectuer des biopsies. Elles tirent leur mini tentacule à des températures plus élevées et prennent en passant un échantillon de tissu. Telle est précisément la valeur ajoutée : alors qu’actuellement les gastro-entérologues ne récupèrent par coloscopie que quelques échantillons individuels, ces « micro-pinces » sont statistiquement distribuées tout au long de l’intestin. Si les médecins utilisent des milliers de ces petits outils, la probabilité statistique de passer à côté des tissus malins diminue. Une fois le travail réalisé, les collègues rassemblent les petits chasseurs d’échantillons avec un aimant commercial et les envoient au laboratoire.

Cela nous fait de l’œil

La recherche innovatrice n’est en aucune manière limitée à l’intestin. Dans le corps vitré des yeux, de petits outils démontrent leur force. Le dernier exemple en date est le suivant : une combinaison avec des colorants fluorescents ont conduit à un capteur d’un genre particulier. Si la saturation en oxygène change, il existe des différences dans le spectre de fluorescence. En particulier chez les patients à risque, il s’ouvre une possibilité de de transférer les mesures du cabinet du médecin dans la vie de tous les jours du patient. Ces personnes pourraient régulièrement s’examiner elles-mêmes et transmettre les valeurs par l’intermédiaire d’une application à un ophtalmologiste – une occasion de procéder à une surveillance étroite. Ce sont de nobles objectifs, mais actuellement la balle est dans le camp du laboratoire avec les études sur modèle animal pour plus tard les transférer en cabinet.

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Études, Médecine

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