La puissance du diamant pourrait être le meilleur ami des implants médicaux

Will Wright

Les chercheurs du RMIT ont créé un dispositif expérimental en diamant et titane imprimé en 3D qui génère de l’électricité à partir d’un liquide en circulation et reçoit de l’énergie sans fil à travers les tissus, ce qui permet de détecter à distance les changements dans le flux.

Cette innovation pourrait un jour déboucher sur des implants plus durables, tels que des stents intelligents, des systèmes de libération de médicaments et des prothèses qui ne nécessitent jamais de remplacement de batterie et sont précisément adaptés à chaque patient. L’implant ne contiendrait alors aucun composant électronique actif.

L’équipe affirme que la recherche en est encore à ses débuts, mais qu’elle est prometteuse, car il n’existe aucun dispositif connu capable de collecter de l’énergie à la fois à partir du mouvement des fluides et des signaux sans fil, ce qui est rendu possible par le mélange de diamants semi-conducteurs dans un matériau métallique.

Des implants plus intelligents et plus sûrs

Le Dr Arman Ahnood, chercheur principal à la faculté d’ingénierie du RMIT, a déclaré que cette avancée ouvrait la voie à des dispositifs plus sûrs.

« Notre objectif était de surmonter l’une des plus grandes limites de la technologie des implants : la batterie », a-t-il déclaré. « Elles prennent de la place et finissent par tomber en panne, ce qui implique souvent une nouvelle opération. Grâce à cette approche, les implants pourraient fonctionner en continu avec peu ou pas de batterie intégrée. »

Il a ajouté que cette innovation pourrait également avoir des applications en dehors du secteur biomédical.

« La capacité à recevoir de l’énergie sans fil et à récupérer l’énergie du flux liquide pourrait être précieuse dans de nombreux autres secteurs où des capteurs sont nécessaires dans des endroits difficiles d’accès, en utilisant certains des systèmes de matériaux les plus inertes », a-t-il ajouté. « Notre dispositif peut détecter à distance les changements dans le flux liquide lors de tests en laboratoire sans avoir besoin d’aucun composant électronique actif dans la partie implantable, ce qui offre un potentiel pour de futurs implants capables d’alerter sur la progression d’une maladie avant qu’elle ne devienne dangereuse. »

M. Ahnood a expliqué que cette innovation combinait du titane léger, solide et conducteur d’électricité avec de nombreuses particules de diamant minuscules : « Les diamants transforment le titane, matériau d’implant structurel passif, en une plateforme active et multifonctionnelle, capable de récupérer de l’énergie, de détecter le flux et de recevoir de l’énergie sans fil tout en restant biocompatible et solide ».

L’énergie provenant du flux liquide

L’équipe a testé le dispositif en utilisant des solutions salines en laboratoire plutôt que du sang. Elle affirme que les mêmes principes pourraient s’appliquer à l’intérieur du corps, où le sang circulant à la surface d’un implant pourrait générer de l’énergie.

Le Dr Peter Sherrell, de la faculté des sciences du RMIT, a déclaré que cet effet était essentiel pour les dispositifs médicaux à faible consommation d’énergie.

« Lorsque le liquide s’écoulait à la surface lors de nos tests en laboratoire, il produisait un signal électrique faible mais constant. C’est tout à fait nouveau : la plupart des matériaux d’implants sont soit isolants, soit conducteurs. Ici, la combinaison des deux dans un seul matériau nous permet de voir et d’utiliser cette électricité », a-t-il précisé.

« À lui seul, cela ne suffirait pas à faire fonctionner la plupart des appareils, mais combiné à une recharge sans fil, cela pourrait alimenter des implants simples. »

Imprimer des appareils plus résistants et sur mesure

Le professeur Kate Fox, de la faculté d’ingénierie, a déclaré que l’équipe avait également démontré que le dispositif pouvait être imprimé sous des formes complexes et adaptées à chaque patient, à l’aide d’une imprimante 3D du Centre for Additive Manufacturing du RMIT.

« Le diamant associé au titane nous a permis d’obtenir une structure non seulement légère et durable, mais également électriquement active », a commenté Mme Fox. « Cela montre que nous pouvons concevoir des implants qui remplissent leur fonction mécanique tout en offrant des fonctions de détection ou d’alimentation. »

Prochaines étapes

Les chercheurs affirment que cette innovation doit faire l’objet de tests supplémentaires et recherchent des partenaires dans le secteur biomédical et d’autres secteurs afin de contribuer au développement de cette technologie en vue de son application dans le monde réel.

L’article de recherche, intitulé « Additively manufactured diamond for energy scavenging and wireless power transfer in implantable devices », est publié dans la revue à comité de lecture Advanced Functional Materials – DOI : 10.1002/adfm.202508766

Source : RMIT