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Des chercheurs en génie électrique et médical ont conçu un dispositif qui facilite la mesure de la pression dans les yeux des personnes à risques de glaucome. En effet, des chercheurs de Caltech ont mis au point un capteur de pression implantable qui peut demeurer dans l’œil humain pendant des années, tout en transmettant sans fil des données sur la santé de l’œil au patient ou aux professionnels de la santé.

Un capteur sans fil

«En réunissant de nouvelles technologies d’emballage et de microélectronique, et en étroite collaboration avec des ophtalmologistes, ils ont pu concevoir un capteur miniaturisé, entièrement sans fil et hautement sensible», explique Azita Emami, professeur de génie électrique et médical de Caltech Andrew et Peggy Cherng. Ingénieur et chercheur de l’Institut de recherche médicale du patrimoine, et coauteur du document.

Ce capteur est conçu pour surveiller les yeux des patients atteints de glaucome, une maladie qui entraîne une perte graduelle de la vision, généralement en raison d’une pression excessive à l’intérieur de l’œil. Le glaucome est la deuxième cause de cécité après les cataractes, affectant 65 millions de personnes dans le monde.

Les patients à risque de glaucome doivent se rendre régulièrement chez un ophtalmologiste pour faire vérifier leur pression intraoculaire (pression oculaire), généralement à l’aide d’un appareil appelé tonomètre. Un tonomètre fonctionne en utilisant un petit prisme qui s’appuie à la surface de l’œil et détermine la pression à l’intérieur, en mesurant la déviation de la surface, comme si quelqu’un pressait un ballon de basket avec ses doigts pour voir s’il est suffisamment gonflé.

Les tonomètres ont des inconvénients

Les tonomètres sont considérés comme des instruments essentiels pour mesurer la pression oculaire, mais ils ont l’inconvénient de ne pouvoir mesurer la pression que lorsque le patient consulte son médecin. Cela pose un problème parce que la pression oculaire fluctue tout au long de la journée, et si des pics de pression surviennent chez lui, son médecin ne saura pas que la pression a changé. La procédure nécessite également l’utilisation de l’anesthésie locale.

Aubrey Shapero et Abhinav Agarwal étudiants diplômés travaillant dans les laboratoires de Yu-Chong Tai, le professeur Anna L. Rosen en génie électrique et médical, ont créé ce dispositif qui peut surveiller la pression oculaire en continu. «Avec notre dispositif sans fil, un patient peut lire sa pression oculaire à tout moment, aussi souvent qu’il le souhaite», explique Agarwal, coauteur du document décrivant leur implant. « Pouvoir lire la pression oculaire élevée à tout moment permettrait au médecin de modifier la thérapie si cela s’avère nécessaire pour prévenir la cécité. »

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Plus petit qu’un dollar

L’appareil est un peu plus petit qu’un dixième d’un dollar et est implanté dans un endroit sur le blanc de l’œil où il n’interférera pas avec la vision. Il se compose d’un capteur de pression, d’un circuit de contrôle et d’une antenne. L’implant n’a pas de batterie, ce qui le rend petit et durable. Pendant une lecture, les ondes radio d’un scanner portatif sont reçues par l’antenne et génèrent une petite tension qui alimente temporairement l’appareil, qui prend alors une lecture de la pression et renvoie le signal au lecteur en utilisant la même antenne.

Un grand progrès avec ce dispositif est sa longévité fonctionnelle – aussi longtemps que quatre ans selon des projections basées sur des tests de laboratoire. D’autres tentatives de construction de dispositifs similaires ont été contrecarrées par l’environnement hostile à l’intérieur du corps humain. Entre les fluides corrosifs de l’électronique et les capteurs encrassés par la croissance des tissus, d’autres dispositifs développés auparavant chez Caltech et ailleurs ont fonctionné pendant un mois au maximum avant d’avoir besoin d’être retirés.

Un implant pouvant délivrer des médicaments

L’équipe de Caltech a surmonté ce problème en encapsulant son dispositif dans un revêtement spéciale, constitué d’une bulle d’huile de silicone entourée d’un polymère biocompatible appelé parylène. « La technique d’encapsulation, que nous appelons » parylène sur l’huile « , est notre percée majeure », explique Shapero. «La combinaison de l’huile de silicone liquide et du parylène montrent une stabilité en lecture de la pression et une protection contre la corrosion bien supérieure à celles faites de gel de silicone ou du parylène uniquement.

Ce dispositif pourrait également être modifié pour fournir un traitement en ajoutant une valve qui libérerait de petites quantités de liquide sous forme de déchirures, lorsque la pression montrait trop haute, explique Shapero. « Nous créerions un dispositif de drainage du glaucome » intelligent « dans lequel un seul implant pourrait mesurer la pression oculaire et soulagerait une pression excessive », explique-t-il. « Dans le futur, nous aimerions construire un système en boucle fermée, qui pourrait ajuster automatiquement le débit d’un médicament à travers une vanne en fonction de la lecture de la pression. »

Les chercheurs expliquent qu’ils espèrent continuer à développer leur appareil et pourraient commencer à le tester chez les patients dans les prochaines années. « Nous nous préparons à d’autres tests avec nos collaborateurs à la Keck School of Medicine de l’USC, et nous visons finalement à obtenir des essais cliniques humains et l’approbation de la FDA pour une utilisation chez les patients », explique Agarwal.

Le document appelé; « A Wireless, Low-Drift, Implantable Intraocular Pressure Sensor with Parylene-on-oil Encapsulation » a été présenté à la Conférence sur les circuits intégrés personnalisés de l’IEEE (CICC) à San Diego en avril. Il a été publié dans l’IEEE Xplore database.