Une percée en robotique douce permet de gérer la réponse immunitaire des dispositifs implantés
Des chercheurs de l’Institute for Medical Engineering and Science (IMES) du MIT, de la National University of Ireland Galway (NUI Galway) et d’AMBER, le SFI Research Centre for Advanced Materials and BioEngineering Research, ont récemment annoncé une percée importante en robotique douce qui pourrait aider les patients nécessitant des dispositifs médicaux in situ (implantés) comme les implants mammaires, les stimulateurs cardiaques, les sondes neurales, les biocapteurs de glucose, les médicaments et les dispositifs de libération cellulaire.
Le marché des dispositifs médicaux implantables est actuellement estimé à environ 100 milliards de dollars, avec un potentiel de croissance important pour l’avenir, à mesure que de nouvelles technologies d’administration de médicaments et de surveillance de la santé sont développées. Ces dispositifs ne sont pas sans problèmes, causés en partie par les réactions de protection de l’organisme. Ces réactions complexes et imprévisibles des corps étrangers nuisent au fonctionnement de l’appareil et limitent considérablement la performance à long terme et l’efficacité thérapeutique de ces appareils.
L’un de ces corps étrangers est la fibrose, un processus par lequel une capsule fibreuse dense entoure le dispositif implanté, ce qui peut causer une défaillance du dispositif ou entraver son fonctionnement. Les taux d’échec des dispositifs médicaux implantables varient de 30 à 50 % pour les stimulateurs cardiaques implantables et de 30 % pour les prothèses de mammoplastie, ce qui peut être attribué à la fibrose. Dans le cas des biocapteurs ou des dispositifs d’administration de médicaments ou de cellules, la capsule fibreuse dense qui peut s’accumuler autour du dispositif implanté peut sérieusement entraver son fonctionnement, avec des conséquences pour le patient et des coûts pour le système de santé.
Une vision radicalement nouvelle pour les dispositifs médicaux afin de résoudre ce problème a été publiée dans la revue internationalement respectée, Robotique scientifique. Le étude était dirigé par des chercheurs de NUI Galway, de l’IMES et du centre de recherche SFI AMBER, entre autres. La recherche décrit l’utilisation de la robotique douce pour modifier la réponse du corps aux dispositifs implantés. Les robots souples sont des dispositifs flexibles qui peuvent être implantés dans le corps.
Le partenariat transatlantique de scientifiques a créé un minuscule dispositif robotique souple actionné mécaniquement, connu sous le nom de réservoir souple dynamique (DSR), dont il a été démontré qu’il réduit considérablement l’accumulation de la capsule fibreuse en manipulant l’environnement à l’interface entre le dispositif et le corps. Le dispositif utilise l’oscillation mécanique pour moduler la réponse des cellules autour de l’implant. De conception bio-inspirée, le DSR peut changer de forme à l’échelle du microscope grâce à une membrane d’actionnement.
Membre du corps professoral de l’IMES, professeure adjointe au département de génie mécanique et professeure adjointe au département de génie mécanique et professeure de développement de carrière en génie biomédical chez W.M. Keck, Ellen Roche, coauteure principale de l’étude, est une ancienne chercheuse à la NUI Galway qui a été reconnue internationalement en 2017 pour ses travaux sur la création d’un manchon robotique souple pour aider les patients présentant une insuffisance cardiaque. Cette étude démontre comment les perturbations mécaniques d’un implant peuvent moduler la réponse du corps étranger hôte. Cela offre un vaste potentiel pour une vaste gamme d’applications cliniques et, nous l’espérons, mènera à de nombreuses études en collaboration entre nos équipes. »
Garry Duffy, professeur d’anatomie à NUI Galway et chercheur principal d’AMBER et co-auteur principal de l’étude, ajoute : » Nous pensons que les idées décrites dans ce document pourraient transformer les futurs dispositifs médicaux et leur interaction avec le corps. Nous sommes très enthousiastes à l’idée de développer davantage cette technologie et de travailler en partenariat avec des personnes intéressées par le potentiel de la robotique douce afin de mieux intégrer les dispositifs pour une utilisation plus longue et des résultats supérieurs pour les patients. C’est fantastique de construire et de poursuivre la collaboration avec les laboratoires Dolan et Roche, et de développer un réseau transatlantique de roboticiens doux. »
Le premier auteur de l’étude, Eimear Dolan, professeur de génie biomédical à NUI Galway et ancien chercheur aux laboratoires Roche et Duffy du MIT et de NUI Galway, déclare : « Nous sommes très heureux de publier cette étude, car elle décrit une approche innovante pour moduler la réponse des corps étrangers par la robotique douce. J’ai récemment reçu une bourse de recherche de la Science Foundation Ireland Royal Society University Research Fellowship pour faire progresser cette technologie en mettant l’accent sur le diabète de type 1. C’est un privilège de travailler avec une équipe multidisciplinaire aussi talentueuse, et je me réjouis de continuer à travailler ensemble. »
