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Un minuscule capteur résorbable pour veiller sur le cerveau

Jusqu'à présent, surveiller la température et la pression à l'intérieur du cerveau nécessite des interventions chirurgicales délicates, ainsi qu'une débauche de câbles qui limitent les mouvements du patient et augmentent les risques d'infection. Des chercheurs de l'Illinois viennent de présenter, dans la revue Nature, un dispositif qui pourrait révolutionner la pratique : un implant minuscule qui se dissout en quelques semaines sans laisser de traces.

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Un minuscule capteur résorbable pour veiller sur le cerveau
Crédits : J. Rogers.

Pour mesurer les paramètres vitaux des personnes victimes d'un traumatisme cérébral, vous avez besoin de capteurs de pression et de température insérés dans la boîte crânienne, reliés à un ordinateur. Mais des décennies de miniaturisation et de développement de matériaux innovants ouvrent aujourd'hui la voie à des solutions beaucoup plus légères, et très vraisemblablement moins dangereuses.

L'équipe de John Rogers est déjà l’inventrice de plusieurs dispositifs très innovants, parmi lesquels un tatouage électronique faisant office de thermomètre, ou une membrane augmentant la sensibilité tactile.

Car, comme le souligne dans Nature une équipe de chercheurs de l'Illinois qui a passé plusieurs années à repenser le monitoring cérébral à la base, "le matériel électronique permanent est un foyer d'infection". En effet, "les bactéries forment des biofilms sur les fils percutanés, [et certaines peuvent migrer à l’intérieur du corps]". Sans compter que les procédures d'extraction chirurgicale exposent les patients, déjà affaiblis, à des risques supplémentaires de complications.

Chapeautés par l'ingénieur John Rogers, les chercheurs viennent de présenter le fruit de leurs efforts. Celui-ci mesure un millimètre de long, et moins d'un dixième de millimètre d'épaisseur. Un ridicule confetti composé d'un circuit de silicium enchâssé dans un polymère biodégradable.

Ce capteur est soudé avec du molybdène à des fibres - du même matériau - de 10 microns d'épaisseur (de 4 à 10 fois plus fin qu'un cheveu). Ce câblage est lui-même connecté à un émetteur radio de quelques millimètres de large.

L'implant et les fils sont insérés dans le cerveau, l'émetteur restant à la surface de la tête. Les variations de la pression et la température du cerveau modifient la résistance électrique de la puce, modulant ainsi le signal radio de l'émetteur, lui-même interprété par un ordinateur.

Une semaine d'émission

En environ trois mois, la puce et les soudures de molybdène se dissolvent dans l'environnement du cerveau, parfaitement équipé pour exfiltrer ce type de déchets. Dans un communiqué, John Rogers insiste lourdement sur la sûreté de son invention, constatant que les matériaux utilisés n'interagissent pas avec l'organisme, et que leur quantité est un millier de fois inférieure à celle ingérée "dans un comprimé de vitamines".

Des expériences sur des rats montrent que le capteur fonctionnait parfaitement durant une semaine, après quoi la dégradation des matériaux rendait l'appareil inopérant. L'extraction des fines fibres de molybdène et de l'émetteur radio, du fait de la taille de ces éléments, limiterait très fortement tout risque d'infection.

Si l'efficacité et la sûreté du dispositif se vérifiaient chez l'homme, et si les ingénieurs parviennent à trouver une méthode économique et fiable pour produire l'appareil hors des laboratoires, John Rogers estime plausible son utilisation à l'hôpital dans moins d'une dizaine d'années. L'invention pourrait être adaptée à différentes autres mesures biologiques, telles que la vitesse d'écoulement du sang ou l'acidité du milieu.

Source : Bioresorbable silicon electronic sensors for the brain. J. Rogers et coll. Nature, doi:10.1038/nature16492