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Les capteurs qui surveillent l’état d’un patient pendant et après les procédures médicales, peuvent être coûteux, inconfortables et même dangereux. Maintenant, une équipe internationale de chercheurs a conçu un capteur de gaz flexible très sensible qui peut être implanté dans le corps – et lorsqu’il n’est plus nécessaire, se biodégrade en toute sécurité en matériaux qui sont absorbés par le corps.

Un capteur qui peut être implanté dans le corps

Dans une étude, les chercheurs ont indiqué avoir conçu un capteur flexible et implantable qui peut surveiller diverses formes d’oxyde nitrique (NO) et de dioxyde d’azote (NO2) dans le corps. La surveillance de ces types de gaz est importante car ils peuvent jouer un rôle bénéfique ou, parfois, nocif pour la santé humaine, selon Huanyu « Larry » Cheng, professeur au département des sciences de l’ingénierie et de la mécanique.

L’oxyde nitrique, par exemple, qui est produit naturellement dans le corps humain, joue un rôle important dans la santé, car il détend ou élargit les vaisseaux sanguins pour améliorer la circulation sanguine, permettant à l’oxygène et aux nutriments de circuler dans le corps. D’autre part, l’exposition au dioxyde d’azote provenant de l’environnement est liée à la progression d’affections, telles que les maladies pulmonaires obstructives chroniques, a déclaré M. Cheng. L’oxyde nitrique est très réactif et peut être transformé en dioxyde d’azote lorsqu’il est exposé à l’oxygène.

Il est entièrement biodégradable

L’équipe  a ajouté une touche de nouveauté à la conception de son capteur en le fabriquant à partir de matériaux qui ne sont pas seulement implantables, flexibles et extensibles, mais aussi biodégradables. Alors que les dispositifs actuels sont utilisés à l’extérieur du corps pour mesurer les niveaux de gaz, M. Cheng a déclaré qu’ils sont encombrants et potentiellement moins précis qu’un dispositif implantable. Les dispositifs implantables doivent cependant être retirés, ce qui pourrait nécessiter une autre opération. Les chercheurs ont étudié une conception qui n’a pas besoin d’être retirée.

« Supposons que vous ayez une opération de chirurgie cardiaque, le moniteur à l’extérieur du corps pourrait ne pas être suffisant pour détecter ce gaz », a déclaré M. Cheng. « Il pourrait être beaucoup plus avantageux de mesurer les niveaux de gaz à la surface du cœur ou dans les organes internes. Ce capteur de gaz est implantable et biodégradable, ce qui est un autre axe de recherche sur lequel nous travaillons. Si le patient se remet complètement d’une opération chirurgicale, il n’a plus besoin de ce dispositif, ce qui rend les dispositifs biodégradables utiles ».

Selon les chercheurs, tous les composants sont biodégradables dans l’eau ou dans des fluides corporels, mais restent suffisamment fonctionnels pour permettre d’obtenir les informations sur les niveaux de gaz. Dans ce cas, les chercheurs ont fabriqué les conducteurs de cet appareil – les éléments qui conduisent l’électricité – à partir de magnésium, et pour les matériaux fonctionnels, ils ont utilisé du silicium, qui est également très sensible à l’oxyde nitrique.

Des tests concluants

Le corps peut absorber sans risque tous ces matériaux dans ce dispositif. Un avantage supplémentaire de ce dispositif, est que les matériaux se dissolvent à un rythme suffisamment lent pour lui donner le temps de fonctionner dans le corps pendant la période de récupération du patient.

Selon les chercheurs, ce capteur a été testé dans des conditions humides et des solutions aqueuses pour montrer qu’il pouvait fonctionner de manière stable dans les conditions difficiles du corps. De plus, ils affirment que des travaux futurs pourraient porter sur la conception de systèmes intégrés qui surveilleraient d’autres fonctions corporelles, pour le vieillissement en bonne santé, et diverses applications de maladies.

Cette recherche a été publiée dans NPG Asia Materials.

Source : Penn State
Crédit photo : Rawpixel