Un diagramme illustre comment les métaux liquides peuvent décomposer les métaux durs en pénétrant leurs joints de grains.
Actuellement, les petits implants métalliques doivent être retirés chirurgicalement du corps lorsqu’ils ne sont plus nécessaires, ou laissés indéfiniment à l’intérieur, ce qui peut entraîner des complications. Aujourd’hui, les scientifiques ont mis au point une méthode permettant de les décomposer sur place à l’aide de métal liquide.
Dirigée par le professeur adjoint Giovanni Traverso et la chercheuse postdoctorale Vivian Feig, une équipe du MIT s’est appuyée sur un processus connu sous le nom de fragilisation du métal liquide.
Dans ce phénomène, les métaux durs comme le zinc ou l’acier inoxydable se désintègrent au contact de certains types de métal liquide. Cela se produit lorsque le métal liquide pénètre les limites de grain du métal solide, qui sont les frontières entre les minuscules cristaux qui le composent.
Au départ, les scientifiques cherchaient à exploiter ce processus afin de décomposer les dispositifs implantés dans le tractus gastro-intestinal. Sachant qu’un métal mou appelé gallium fonctionne bien sur l’aluminium dur, ils ont expérimenté un alliage de gallium – l’EGaIn (eutectic gallium-indium) – avec un dispositif d’administration de médicaments partiellement en aluminium.
Le prototype de dispositif d’administration de médicaments utilisé dans l’étude
Ce dispositif prototype en forme de Y était constitué de bras en polymère remplis de médicaments et reliés à un moyeu en polymère par des tubes de connexion en aluminium. L’idée était qu’une fois inséré dans le tube digestif d’un patient, il resterait inoffensif et libérerait progressivement sa charge médicamenteuse, jusqu’à ce qu’il se désintègre et soit éliminé avec les selles.
Dans les études sur les animaux, une fois le dispositif mis en place dans le tube digestif, une solution contenant EGaIn a été administrée par voie orale. Lorsque le liquide est passé sur le dispositif, il a provoqué la rupture des connecteurs en aluminium, permettant au dispositif de se désagréger et d’être éliminé. Il est important de noter que les études sur les rongeurs ont indiqué que EGaIn est non toxique et biocompatible, bien que des recherches supplémentaires doivent être menées sur son effet sur les humains.
Après leur succès avec le dispositif d’administration de médicaments, les scientifiques ont également réussi à briser un stent en aluminium implanté dans le tissu œsophagien. Au-delà du tractus gastro-intestinal, ils ont ensuite essayé de peindre EGaIn sur des agrafes chirurgicales en aluminium du type utilisé pour maintenir les plaies fermées – le retrait des agrafes chirurgicales ordinaires, par les moyens traditionnels, peut parfois endommager les tissus cicatrisés.
Il a été constaté que le métal liquide provoquait la désintégration des agrafes en aluminium en quelques minutes. De plus, si les agrafes étaient utilisées dans un scénario réel, les fragments d’aluminium qui en résultent ne poseraient pas de problème.
« Pour les agrafes, notre conception est telle que le tissu est maintenu ensemble grâce à un pont supportant deux pattes opposées ; si le pont est dissous, les pattes de l’agrafe peuvent être facilement retirées », a expliqué Vivian Feig. « Alternativement, s’il reste des fragments à l’intérieur du tissu, nous avons observé qu’ils peuvent être facilement rincés. »
