Des « cyborganoides » avec des capteurs intégrés

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Les scientifiques pourraient presque créer un mini-corps entier à partir de mini-organes qui ont été cultivés au cours des dernières années. Mais le développement des cellules a toujours été difficile à étudier, en grande partie à cause de la difficulté d’intégrer des capteurs sans endommager les organes. Des chercheurs de Harvard ont mis au point un moyen de créer des « organoïdes de cyborg » en intégrant la nanoélectronique dans des cultures de cellules.

Des « cyborganoides »

Pour en savoir plus sur les maladies, le développement ou les médicaments, les scientifiques doivent souvent procéder à des expérimentations sur des cellules cultivées sur une plate en laboratoire ou sur des animaux.

Mais dans les deux cas, les résultats ne sont pas toujours transmissibles à l’humain. Les mini-organes ou organoïdes sont des analogues de plus en plus utilisés ces dernières années, des scientifiques ont créé âr exemple des mini-versions du cerveau, du cœur, des poumons, du foie, des reins et de l’estomac.

Mais il peut être difficile d’étudier en détail ces organes miniatures en 3D. En général, les capteurs sont trop gros ou trop rigides pour se loger dans les organoïdes sans les endommager. Les chercheurs de l’école d’ingénieurs et de sciences appliquées (SEAS) de Harvard ont donc trouvé un moyen d’intégrer les capteurs dès le début. L’équipe les appelle des « organoïdes cyborg », mais nous sommes très tentés de forger le terme « cyborganoides ».

Les chercheurs ont commencé avec des capteurs nanoélectroniques sous la forme de mailles étirables. Ceux-ci sont constitués d’une grille de capteurs minuscules, entre lesquels se trouvent des connecteurs courbes. Ce modèle a été observé dans le passé dans des dispositifs électroniques portables, où il est utile pour sa capacité à s’étirer et à rester actif électroniquement.

Ces petites grilles ont ensuite été placés sur une feuille de cellules souches, qui ont progressivement grandi autour d’elles. Avec le temps, ces cellules se sont développées dans les structures 3D, reconfigurant les maillages électroniques avec eux. Le résultat final était des cyborganoïdes – des organoïdes dotés de capteurs entièrement intégrés.

Une nanoélectronique pouvant grandir avec le développement des tissus

« Je pense que si nous pouvons développer une nanoélectronique tellement flexible, extensible et souple qu’elle pourra grandir avec le développement des tissus tout au long de son processus de développement naturel. Les capteurs intégrés peuvent mesurer toute l’activité de ce processus de développement », déclare Jia Liu, senior auteur de cette étude. « Le résultat final est un morceau de tissu avec un dispositif à l’échelle nanométrique complètement  intégré sur tout le volume tridimensionnel du tissu. »

Lors de tests, les chercheurs ont pu différencier les cellules souches en cardiomyocytes, un type de cellule cardiaque, puis utiliser les capteurs intégrés pour surveiller et enregistrer l’activité de ces cellules pendant 90 jours.

L’équipe a déclaré que cette technique pourrait être utilisée pour étudier le développement et la différenciation de cellules dans différents tissus, ainsi que pour rechercher des moyens de développer de nouveaux médicaments et d’autres traitements.

« Cette méthode nous permet de surveiller en permanence le processus de développement et de comprendre comment la dynamique des cellules commence à interagir et à se synchroniser tout au long du processus de développement », explique Liu. « Il pourrait être utilisé pour transformer n’importe quel organoïde en cyborganoïdes, y compris les organoïdes du cerveau et du pancréas. »

Pour tester des médicamenteux 

En plus de contribuer à répondre à des questions fondamentales sur la biologie, ces organoïdes pourraient être utilisés pour tester et surveiller des traitements médicamenteux spécifiques à un patient et potentiellement être utilisés pour des greffes.

Cette recherche a été publiée dans Nano Letters.

Source : Harvard SEAS
Crédit photo : Pixabay

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