16 Fév, 2021

Une attelle inspirée de la libellule se verrouille pour soutenir les articulations blessées

Biotechnologie, Informatique, Logiciel, Matériel, Médical, Technologie

Les scientifiques se sont inspirés des ailes de libellules pour développer de nouvelles attelles pour les articulations blessées qui offrent un soutien mais ne limitent pas les mouvements

S’inspirant de certains des attributs uniques des ailes de libellules, les scientifiques de l’université allemande de Kiel ont mis au point un nouveau type d’attelle pour les articulations blessées qui offre un soutien à tous les endroits appropriés. L’appareil peut supporter des charges plusieurs fois son propre poids sans restreindre les mouvements du corps, frappant ce que ses créateurs considèrent comme un point idéal pour le soutien des articulations blessées.

Le nouveau dispositif médical est conçu pour les blessures musculosquelettiques, qui représentent une grande partie des blessures sportives et résultent d’entorses, de foulures ou de surcharge des articulations. Aux yeux de l’équipe de l’université de Kiel, les attelles conventionnelles utilisées pour ce type de blessures soit limitent la mobilité de l’utilisateur, soit n’apportent pas le soutien dont l’articulation a besoin, et ils pensent avoir trouvé une meilleure solution inspirée de la nature.

Dans le cadre de leurs recherches plus larges, l’équipe a étudié la façon dont les ailes des libellules sont capables d’endurer des courants de vent de force variable et même de s’écraser contre des objets solides. Pour cela, elles doivent être à la fois stables et mobiles, ce qui, selon les chercheurs, s’exclut généralement en ingénierie, mais se produit souvent en tandem dans la nature.

« Dans le cas des libellules, la clé réside dans les liaisons articulaires de leurs ailes », explique l’auteur de l’étude, le professeur Stanislav Gorb. « Elles sont entrelacées avec des plaques de la protéine élastique résiliente, qui permettent initialement une grande liberté de mouvement. Cependant, si un certain angle d’extension est dépassé, des pointes cuticulaires rigides sur l’aile bloquent un autre mouvement par emboîtement. Ils soutiennent maintenant l’articulation et donnent aux ailes la stabilité nécessaire pour résister à des charges élevées ».

Une image microscopique des ailes de libellule représentant les articulations uniques

Les scientifiques ont recréé ce mécanisme dans une charnière spéciale faite d’acide polylactique (PLA) qui ne pèse que 23 g. La charnière en plastique peut être intégrée à des enveloppes textiles élastiques pour adhérer aux articulations et n’a aucun impact sur le mouvement, jusqu’à ce qu’elles atteignent un angle de 70 degrés, auquel cas des pointes intégrées bloquent le mouvement et stabilisent l’articulation, comme dans les ailes d’une libellule.

« Les tests ont montré que notre attelle a une capacité de charge d’environ 320 Newton, soit environ 32 kilogrammes, ce qui représente plus de 1 300 fois le poids de l’attelle elle-même », explique Ali Khaheshi, le premier auteur de l’étude. « Si la structure est faite de matériaux plus résistants que le PLA, elle pourrait supporter des charges allant jusqu’à 450 kg, ce qui serait beaucoup plus élevé que la force subie par le record mondial d’haltérophilie ».

La nouvelle attelle inspirée de la libellule, développée à l’université de Kiel

L’appareil peut être imprimé en 3D, ce qui signifie qu’il peut être produit facilement et à moindre coût, et peut être adapté pour être utilisé sur les mains, les genoux et les coudes. L’équipe indique que sa fonction peut également être modifiée, de sorte qu’il peut être fait pour se plier d’une certaine manière pour un patient en rééducation qui se remet d’une certaine blessure, par exemple, et peut également être fait pour passer facilement du mode mobile au mode d’assistance. L’équipe recherche actuellement des partenaires industriels pour l’aider à mettre l’appareil sur le marché.