Des chercheurs ont mis au point un patch médical réutilisable s’inspirant des ventouses de poulpe. Le dispositif adhère à la peau sans colle et permet de surveiller plusieurs signes vitaux. L’étude démontre son efficacité pour mesurer différents signaux biologiques. L’innovation offre une alternative aux patchs adhésifs traditionnels, évitant leurs effets secondaires cutanés.
Dans le domaine médical, les patchs adhésifs sont couramment utilisés pour fixer des appareils de surveillance ou administrer des médicaments à travers la peau. Malheureusement, les adhésifs chimiques peuvent provoquer divers effets indésirables :
- Inflammations cutanées
- Lésions dues à la tension
- Cloques
- Déchirures de la peau
Pour résoudre problème, une équipe de chercheurs de l’Université KAUST a développé un nouveau type de patch s’inspirant des ventouses circulaires présentes sur les tentacules des poulpes. Baptisé AMOS (Adhesive Miniaturized Octopus-like Suckers), patch flexible et biocompatible utilise de minuscules ventouses pour adhérer à la peau sans colle.
«Le patch est conçu pour être retiré facilement sans causer d’inconfort ou de douleur, contrairement aux patchs conventionnels à base de colle. Notre objectif est de développer un dispositif complet, polyvalent et attachable à la peau qui peut transformer les technologies de surveillance et de diagnostic de la santé portables.» a commenté Nazek El-Atab, le chercheur qui a dirigé l’équipe.
Une fabrication innovante
La fabrication du patch AMOS repose sur une approche d’impression 3D hybride et rapide. Les chercheurs ont utilisé une technique appelée stéréolithographie pour créer avec précision un moule en résine contenant de minuscules dômes et des lignes sinueuses. Ce moule a ensuite servi à fabriquer le patch en polydimethylsiloxane (PDMS), un polymère biocompatible naturellement adhésif.
Aljawharah A. Alsharif, doctorante impliquée dans l’étude, a expliqué pour sa part : «Les adhésifs bio-inspirés précédents basés sur la succion ont principalement souffert d’une flexibilité et d’une polyvalence de fabrication limitées en raison des techniques traditionnelles de nano/microfabrication.»
Après avoir testé différentes tailles et configurations, l’équipe a déterminé que des ventouses de 200 micromètres de large offraient la meilleure adhérence. Les rainures sinueuses du patch permettent à l’humidité de s’échapper, assurant une bonne respirabilité du matériau.
Des performances à la hauteur
Pour évaluer l’efficacité du patch, les chercheurs l’ont équipé d’électrodes et l’ont testé sur un volontaire masculin pendant qu’il faisait du vélo d’appartement. Le dispositif a permis d’enregistrer avec succès l’électrocardiogramme (ECG) du sujet.
La scientifique a souligné également : «La polyvalence du patch AMOS lui permet de fonctionner efficacement pour différents types de mesures de biosignaux simultanément, démontrant sa large applicabilité et son efficacité dans les applications biomédicales. Il peut également être réutilisé plusieurs fois sans perte significative d’adhérence.»
Le patch a également été testé pour mesurer l’activité musculaire (électromyogramme) ainsi que les mouvements oculaires (électro-oculogramme). Ces mesures ont été réalisées en plaçant le patch sur différentes parties du corps, démontrant sa polyvalence.
Un test grandeur nature
Le patch AMOS a été mis à l’épreuve lors d’un défi sportif de grande envergure. Matteo Parsani, scientifique en informatique à KAUST, a porté le patch pour surveiller divers signaux biologiques pendant son périple de 30 jours à vélo à main à travers l’Arabie Saoudite, parcourant plus de 3000 km.
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Cette expérience a permis de démontrer la fiabilité et la durabilité du patch dans des conditions réelles d’utilisation prolongée. Le dispositif a résisté aux contraintes physiques et environnementales tout en fournissant des données cohérentes tout au long du voyage.
Le fonctionnement du patch AMOS repose sur un principe simple mais efficace. : «Lorsque le patch est légèrement pressé sur la peau, les ventouses créent un vide, assurant une adhésion sûre même dans diverses conditions cutanées telles que les surfaces sèches, humides ou poilues.» a précisé Aljawharah A. Alsharif.
Ce mode d’adhésion permet également au même patch d’être réappliqué à plusieurs reprises, le rendant utile pour une surveillance à long terme de la santé. Contrairement aux adhésifs chimiques qui perdent leur efficacité après plusieurs applications, les ventouses du patch AMOS maintiennent leurs propriétés adhésives au fil du temps.
Les chercheurs envisagent maintenant d’étendre les capacités du patch AMOS à d’autres mesures, comme la température, le taux de glucose ou le niveau de stress. El-Atab a indiqué : «Nous prévoyons de mener des essais cliniques approfondis pour valider son efficacité dans des applications médicales réelles.»
L’équipe collabore également avec d’autres groupes de recherche pour explorer de nouvelles applications du patch AMOS dans le domaine des technologies de santé portables. Les domaines potentiels d’application incluent :
- La surveillance continue des patients atteints de maladies chroniques
- Le suivi des performances des athlètes
- La télémédecine et les soins à domicile
- La recherche en neurosciences et en physiologie
Cette innovation pourrait marquer un tournant dans la surveillance médicale non invasive, offrant une solution confortable et efficace pour le suivi à long terme des paramètres de santé. En éliminant les inconvénients des patchs adhésifs traditionnels, le patch AMOS ouvre la voie à une nouvelle génération de dispositifs médicaux portables plus respectueux de la peau et plus adaptés à un usage prolongé.
Le patch médical inspiré des ventouses de poulpe représente une avancée significative dans le domaine des dispositifs de surveillance de la santé. En combinant une technologie bio-inspirée avec des méthodes de fabrication innovantes, les chercheurs ont créé un outil polyvalent et efficace qui pourrait transformer la manière dont nous surveillons les signes vitaux. Alors que les essais cliniques et les développements futurs sont attendus avec impatience, le patch AMOS promet déjà d’améliorer considérablement le confort et l’efficacité des dispositifs médicaux portables.
Références : Alsharif, A.A., Syed, A.M., Li, X., Alsharif, N.A., Lubineau, G. & El-Atab, N. « Hybrid 3D printing of a nature-inspired flexible self-adhesive biopatch for multi-biosignal sensing ». Advanced Functional Materials 2406341 (2024).| DOI
Légende illustration: En utilisant une approche d’impression 3D hybride rapide, les chercheurs de KAUST ont créé des patchs médicaux équipés de « ventouses miniaturisées adhésives en forme de pieuvre » qui sont flexibles, biocompatibles et perméables à l’air. 2024 KAUST
