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Des chercheurs du MIT ont mis au point un cœur bionique qui peut être utilisé pour tester des valves cardiaques et autres implants cardiaques dans des conditions réalistes. Construit à partir d’un véritable cœur vivant, ce nouveau dispositif permettra de concevoir et d’améliorer de futurs appareils cardiaques et un développement moins coûteux.

Un cœur artificiel pour procéder à des tests

Les valves cardiaques prothétiques ont permis de sauver ou d’améliorer considérablement la qualité de vie d’innombrables personnes, avec environ 280 000 valves installées chaque année dans le monde. Avec le vieillissement de la population, la demande devrait augmenter, mais la conception et les essais de ces valves et d’autres dispositifs constituent un défi majeur pour les ingénieurs.
Selon le MIT, le goulot d’étranglement dans le processus est l’essai intensif des valves prothétiques qui commence avec des simulateurs avant de passer aux essais sur les animaux et, finalement, sur les humains. Cela est non seulement coûteux, mais cela se traduit également par des valves et autres dispositifs qui ne fonctionnent toujours pas aussi bien qu’ils le devraient.
Pour créer des dispositifs plus réalistes, une équipe dirigée par le MIT a commencé par un vrai cœur dont le tissu musculaire a été remplacé par un matériau souple qui forme des muscles artificiels. Ces derniers utilisent des bulles gonflables, qui permettent au cœur de se comprime d’une manière similaire à celle d’un vrai cœur lorsqu’il pompe du sang.
La conception de ce cœur bionique est un compromis entre deux précédentes approches. La première consistait à utiliser un cœur biologique chimiquement préservé, placé dans un manchon d’actionneurs souples et artificiels. C’était réaliste, mais maintenir les tissus en vie était trop difficile. L’autre approche consistait à fabriquer un cœur entièrement artificiel, qui était plus durable, mais moins réaliste.

Les chercheurs ont commencé avec un cœur de porc vivant

Au lieu de choisir ces deux options, l’équipe du MIT a commencé avec un cœur de porc vivant, puis a remplacé le tissu musculaire. Comme le cœur effectue un ensemble de mouvements très complexes lorsqu’il se comprime et se tord le long du myocarde externe, les tissus artificiels en forme de bulles d’air reliés par de minces tubes d’air devaient être alignés dans une grande bande spiralée de silicone qui était plus simple que celle du tissu du cœur original, mais qui ferait circuler le sang selon un schéma similaire. Les bandes ont ensuite été scellées ensemble à l’aide d’un nouvel adhésif à base d’hydrogel appelé TissueSil.
Une fois le « cœur hybride bionique » assemblé, il a été placé dans un moule dont la forme était semblable au cœur original, mais qui a été rempli de silicone pour former un revêtement uniforme. Cela a donné au cœur bionique une forme très similaire à celle d’un vrai cœur et a permis de s’assurer que les muscles artificiels s’ajustent bien autour d’un véritable ventricule auquel il était fixé. Lorsque l’air était pompé dans les tubes à des fréquences semblables à celles d’un cœur vivant, il se contractait de la même manière.

Il pourrait être utilisé comme une cœur artificiel chez des patients

« Imaginez qu’un patient avant l’implantation d’un dispositif cardiaque puisse avoir son cœur scanné, et que les cliniciens puissent ensuite régler ce dispositif pour qu’il fonctionne de manière optimale chez le patient avant l’opération; c’est ce que permet ce cœur artificiel », explique Chris Nguyen, membre de l’équipe. « De plus, avec une ingénierie tissulaire plus poussée, nous pourrions potentiellement voir ce cœur être utilisé comme cœur artificiel – une solution potentiellement très attractive, étant donné le manque de cœurs où des millions de personnes attentent des transplantations cardiaques ».
Cette recherche a été publiée dans Science Robotics.
Source : MIT
Crédit photo : Pixabay