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23 Mai, 2024

Implant « bio-papier » : Électrothérapie personnalisée sans fil pour la maladie de Parkinson

Implant « bio-papier » : Électrothérapie personnalisée sans fil pour la maladie de Parkinson

Un papier biodégradable peut délivrer une stimulation électrique sans fil au cerveau

Selon une nouvelle étude, un papier biodégradable innovant qui adhère à la surface du cerveau comme un pansement et délivre une stimulation électrique sans fil, pourrait révolutionner le traitement de maladies neurologiques telles que la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer.

Les thérapies qui délivrent une stimulation électrique au cerveau pour traiter les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson et la maladie d’Alzheimer se sont avérées efficaces. Pour réaliser cette stimulation cérébrale profonde (SCP), des électrodes sont implantées dans des zones du cerveau par de petits trous percés dans le crâne. Un dispositif ressemblant à un stimulateur cardiaque est également inséré sous la peau du thorax pour alimenter les électrodes.

L’insertion d’électrodes dans le cerveau comporte des risques, l’un d’entre eux étant que les fils porteurs de ces électrodes peuvent être mal placés, migrer ou se rompre. Des chercheurs de l’Institut national des sciences et technologies d’Uhlan (UNIST), en Corée du Sud, ont mis au point un implant biodégradable en « bio-papier », activé sans fil, qui évite ces problèmes.

« Le matériau développé offre des options de traitement personnalisées adaptées aux besoins individuels et aux caractéristiques physiques, simplifiant les processus de traitement, améliorant la flexibilité et la polyvalence des applications cliniques basées sur la stimulation électrique », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Jun Kyu Choe, du département de science et d’ingénierie des matériaux de l’UNIST.

Le matériau est constitué de nanoparticules magnétoélectriques synthétisées (MEN), comprenant un noyau magnétostrictif et une enveloppe piézoélectrique qui peut générer un champ électrique lorsqu’un champ magnétique externe est appliqué. En termes simples, le noyau magnétostrictif convertit le champ magnétique appliqué en contrainte mécanique, que l’enveloppe piézoélectrique convertit en champ électrique.

La structure d’une MEN individuelle et son intégration dans une feuille de nanofibres poreuses

Les MEN cœur-coquille sont intégrés dans des nanofibres biodégradables électrofilées pour produire une feuille souple et légère, semblable à du papier, poreuse et biodégradable. La porosité du matériau garantit le passage de petites molécules importantes comme l’oxygène et les nutriments. Au bout de deux mois, le matériau était presque entièrement biodégradé.

« La combinaison de matériaux fibreux magnétoélectriques à l’échelle nanométrique et biodégradables offre des avantages par rapport aux dispositifs électroniques sans fil traditionnels au niveau du système qui reposent sur l’assemblage complexe de composants encombrants qui ne peuvent pas être reconçus après la fabrication », ont déclaré les chercheurs.

Le papier bioélectronique est souple et peut être coupé, roulé et plié

Grâce à ses propriétés physiques, le « papier » s’adapte aux surfaces courbes et complexes, comme celles du cerveau, et peut être coupé, roulé et plié tout en conservant sa fonctionnalité. En effet, il était suffisamment souple pour que les chercheurs créent un cylindre d’un rayon de 400 µm qui pouvait être enroulé autour d’un nerf et utilisé pour le régénérer. Il peut également être fabriqué à la taille souhaitée.

« En principe, le papier bioélectrique peut être simplement personnalisé à l’échelle d’un organe de plusieurs dizaines de centimètres ou miniaturisé à des échelles inférieures au micromètre pour des opérations peu invasives, et la magnétoélectricité ou la microstructure ne dépendent pas de son échelle », a déclaré Jiyun Kim, l’un des auteurs correspondants de l’étude. « Dans l’ensemble, notre papier bioélectrique, dont l’application est facile et étendue, pourrait ouvrir une nouvelle voie vers des implants bioélectroniques sans fil peu invasifs et biodégradables ».

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202311154

https://news.unist.ac.kr/flexible-biodegradable-and-wireless-magnetoelectric-paper-for-simple-in-situ-personalization-of-bioelectric-implants