Des micro-robots magnétiques culbutent dans les vaisseaux sanguins pour dissoudre plus vite les caillots
L'ETH Zurich dépose une demande de brevet pour des rouleaux microscopiques qui dégagent les obstructions artérielles lors d'essais sur animaux
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Des ingénieurs de l'ETH Zurich ont développé des micro-robots à commande magnétique qui roulent le long des parois des vaisseaux sanguins pour aider les médicaments thrombolytiques à atteindre les obstructions artérielles. L'université a déposé une demande de brevet pour cette technologie après que des essais en laboratoire et sur animaux ont montré qu'un flux artificiel accélère la dégradation des caillots.
Culbutes dans le système vasculaire
Lorsqu'un caillot obstrue un vaisseau, la circulation sanguine s'arrête. Le flux sanguin cessant, les médicaments acheminés par cathéter standard ne peuvent pas facilement affluer contre l'obstruction. Les médicaments doivent compter sur la diffusion passive, un processus physique lent qui fait peser un risque de lésions tissulaires irréversibles lors d'AVC, d'infarctus ou d'embolies pulmonaires. Pour surmonter cette barrière de transport, une équipe dirigée par Simone Schürle, professeure de microsystèmes médicaux à l'ETH Zurich, a construit des robots microscopiques conçus pour créer des courants fluides localisés, comme le rapporte MedicalXpress.
Mesurant environ 8 micromètres de long, chaque micro-robot correspond aux dimensions approximatives d'un globule rouge humain. En forme de cocon oblong, les dispositifs sont constitués d'un gel de polymère de sucre biocompatible dans lequel sont intégrées des nanoparticules d'oxyde de fer magnétiques. Plutôt que de répartir ces particules uniformément, l'équipe a fabriqué les robots à l'intérieur d'un champ magnétique tournant. Cette technique aligne les particules d'oxyde de fer le long de l'axe longitudinal, créant une ossature magnétique interne qui s'aligne comme l'aiguille d'une boussole.
« À notre connaissance, nous sommes les premiers à démontrer, dans un modèle de grand animal cliniquement pertinent, que l'utilisation de micro-robots de cette manière renforce effectivement la thrombolyse, c'est-à-dire le processus de dissolution des caillots sanguins »
— Simone Schürle, professeure de microsystèmes médicaux à l'ETH Zurich
Des courants artificiels doublent le dégagement des vaisseaux lors d'essais in vivo
Pour déplacer les machines à l'intérieur du corps, les médecins injecteraient les micro-robots en même temps que les thrombolytiques standards, au moyen d'un cathéter. Un système de contrôle magnétique externe applique un champ tournant qui force les micro-robots à effectuer des roulades continues vers l'avant le long de la paroi interne du vaisseau. Le mouvement rappelle celui d'un gymnaste enchaînant des sauts de mains. Tandis que les machines culbutent vers l'avant, leur mouvement brasse le liquide environnant et génère des courants miniatures qui poussent activement le médicament directement dans le thrombus.
Les premiers essais de laboratoire ont eu lieu dans un réseau vasculaire synthétique en silicone, avec des caillots formés à partir de sang porcin. Dans ces tests, le médicament administré avec les micro-robots culbutants a dégagé les obstructions six fois plus vite que le médicament agissant seul. En collaboration avec des spécialistes médicaux de la Charité University Hospital de Berlin, l'équipe de l'ETH Zurich a évalué le système sur des porcs vivants dont les artères étaient obstruées. Après 30 minutes de traitement, la surface de section du vaisseau rétablie au flux sanguin était deux fois plus grande chez les animaux traités avec les micro-robots que chez ceux traités par les seuls médicaments.
Dépôt de brevet et chemin vers les essais cliniques
L'ETH Zurich a déposé une demande de brevet couvrant le système robotique et a nommé l'invention pour son Spark Award annuel, un prix interne qui récompense les dépôts de propriété intellectuelle les plus prometteurs de l'université. L'article scientifique sous-jacent est en cours d'évaluation par les pairs.
Les essais cliniques chez l'humain restent à plusieurs étapes. L'équipe de recherche doit d'abord évaluer le comportement du gel biocompatible et des particules d'oxyde de fer sur de longues périodes dans les tissus vivants. Les travaux futurs testeront aussi les micro-robots dans des modèles de maladies spécialisés, notamment des scénarios d'infarctus, avant que les autorités réglementaires puissent examiner la plateforme pour une utilisation dans les salles d'opération d'urgence.
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