Un patch à micro-aiguilles contrôlé par smartphone pourrait offrir un traitement de la douleur sans médicament et à distance.
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Configuration et caractéristiques du dispositif électrothérapeutique à microaiguilles thermosensibles, conductrices et adhésives. Schéma (a) et photographie (b) du patch électrothérapeutique sans fil à microaiguilles. Photographie de l'électrode à microaiguilles thermosensibles, conductrices et adhésives (c) et schéma illustrant l'efficacité accrue de la transmission du courant (d). Faible impédance de contact cutané (e) et adhésion variable en fonction de la température (f) de l'électrode à microaiguilles conductrices et adhésives. Crédit : KAIST
Un dispositif électrothérapeutique portable a été mis au point. Il pourrait réduire la fréquence des hospitalisations et le recours aux analgésiques lors des crises de douleur. Appliqué sur la peau, il module la douleur par stimulation électrique et peut être contrôlé à distance via un smartphone, même à grande distance, par exemple entre la Corée et les États-Unis.
Une équipe de recherche conjointe dirigée par le professeur Jae-Woong Jeong de l'École de génie électrique de KAIST et le Dr Sanghun Lee du KIOM (Institut coréen de médecine orientale) a développé une plateforme électroceutique portable qui combine un électroceutique à micro-aiguilles sans fil (fines aiguilles qui adhèrent à la peau) avec une technologie de télécommande basée sur l'Internet des objets (IoT).
Ces travaux de recherche sont publiés dans Nature Communications . L'une des principales caractéristiques de ce dispositif est qu'un seul petit appareil cutané intègre une stimulation électrique stable, une commande à distance via smartphone et une stimulation automatique en fonction de l'état physiologique du corps. Une fois son efficacité et son innocuité validées chez des patients, cette technologie pourrait être utilisée pour une gestion personnalisée de la douleur à domicile ou au quotidien.
Limites des médicaments et des électrodes
Ce besoin d'une telle approche est particulièrement pertinent dans la prise en charge de la douleur chronique. Les analgésiques sont largement utilisés pour traiter la douleur chronique, mais leur utilisation prolongée soulève des inquiétudes quant aux effets secondaires et à la dépendance.
En particulier, les analgésiques opioïdes utilisés pour traiter des affections telles que la douleur cancéreuse présentent un risque croissant de tolérance et de mésusage en cas d'utilisation prolongée, ce qui a stimulé la recherche sur les « électroceutiques », des dispositifs qui modulent les nerfs par stimulation électrique comme alternative aux médicaments.
Cependant, les dispositifs électrothérapeutiques actuels présentent des limites. Les dispositifs implantables nécessitent une intervention chirurgicale, et les électrodes cutanées peuvent ne pas délivrer correctement le courant électrique en fonction de l'état de la peau, notamment la transpiration ou la présence de cellules mortes. Un courant concentré à certains endroits peut également augmenter la température cutanée ou présenter un risque de brûlures.
Les micro-aiguilles améliorent le contact et la sécurité
Pour remédier à ces problèmes, l'équipe de recherche a mis au point une microélectrode conductrice, adhésive et thermosensible (une fine électrode à aiguille qui conduit bien l'électricité tout en adhérant à la peau).
Grâce à la pénétration des micro-aiguilles dans la couche cornée, très résistante, le dispositif peut délivrer une stimulation électrique stable tout en minimisant l'influence de la transpiration et des cellules mortes. L'équipe a également recouvert l'électrode d'un hydrogel conducteur (un matériau gélatineux retenant une grande quantité d'eau) afin que le courant se répartisse uniformément au lieu de se concentrer à l'extrémité des aiguilles.
Outre l'amélioration des performances électriques, l'électrode a été conçue avec un mécanisme de sécurité thermique intégré. En cas d'élévation anormale de la température cutanée, l'adhérence de l'électrode diminue et celle-ci se détache automatiquement de la peau, contribuant ainsi à réduire le risque de brûlures cutanées pouvant survenir lors de la stimulation électrique.
Soins à distance et réponse automatique
Au-delà de l'interface cutanée elle-même, l'équipe de recherche a intégré le dispositif à une gestion à distance basée sur l'Internet des objets (IoT). Grâce à un smartphone et un serveur cloud, un professionnel de santé peut contrôler la durée de fonctionnement et la stimulation électrique du dispositif en temps réel ou de façon programmée, même à distance du patient.
L'équipe a confirmé que l'appareil pouvait être contrôlé à distance même sur de longues distances internationales, comme entre la Corée et les États-Unis.
Après validation clinique ultérieure, cette méthode pourrait évoluer vers une approche de gestion de la douleur à domicile ou à distance, dans laquelle les patients utiliseraient l'électrothérapie sous supervision médicale sans avoir besoin de se rendre à l'hôpital.
La plateforme va au-delà du simple contrôle à distance en permettant un fonctionnement automatique basé sur l'état physiologique du corps. Grâce à un capteur de photopléthysmographie (PPG), une technologie qui mesure les variations du pouls et du flux sanguin à l'aide de la lumière, l'équipe a détecté les états de stress liés à la douleur et, sur cette base, a mis en œuvre une fonction thérapeutique en boucle fermée (une méthode qui ajuste automatiquement le traitement tout en surveillant en continu l'état du corps) déclenchant automatiquement la stimulation électrique.
Résultats préliminaires, des questions cliniques restent à résoudre
Les chercheurs ont évalué les performances de la plateforme lors d'expériences animales et d'une étude à petite échelle chez l'humain. Chez les animaux, le courant a été délivré plus efficacement qu'avec des électrodes à gel classiques, et des effets analgésiques ont également été confirmés.
Dans une étude à petite échelle menée auprès d'adultes en bonne santé, des changements dans les seuils de douleur sensorielle cutanée (le niveau de stimulation à partir duquel la douleur commence à être ressentie) suite à une stimulation électrique ont été observés afin d'évaluer le potentiel d'application chez l'homme.
Cependant, les effets analgésiques directs observés dans cette étude n'ont été confirmés que par des expériences animales. L'équipe de recherche a souligné la nécessité de poursuivre les études cliniques afin de confirmer l'efficacité thérapeutique et l'innocuité d'une utilisation prolongée chez les patients souffrant de douleurs chroniques.
Jeong a déclaré : « En combinant une interface cutanée stable à une gestion à distance basée sur l’Internet des objets, nous avons élargi le potentiel des dispositifs électrothérapeutiques portables dans la vie quotidienne. Nous espérons qu’après validation clinique, cette approche pourra évoluer vers une plateforme de soins de santé numériques personnalisée permettant une gestion de la douleur adaptée à chaque patient. »
Lee a déclaré : « Nous espérons que ces recherches seront intégrées aux futures technologies d'acupuncture portables afin de contribuer au développement d'une nouvelle approche non pharmacologique de gestion de la douleur qui stimule les points d'acupuncture par stimulation électrique. »
L'étude a été co-écrite en premier lieu par Heesoo Kim, doctorante à KAIST, et le Dr Se Kyun Bang de KIOM.
https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=66970