Innovation dans les implants : un gel conducteur pour remplacer le métal

Si vous effectuez une recherche d’image sur les « implants électroniques », vous découvrirez une multitude de dispositifs, allant des pacemakers traditionnels et des implants cochléaires à des micro-puces cérébrales et rétiniennes plus futuristes destinées à augmenter la vision, traiter la dépression et restaurer la mobilité.

Une diversité de formes et de fonctions

Ces implants varient en forme et en fonction, certains sont rigides et volumineux tandis que d’autres sont flexibles et minces. Toutefois, presque tous incorporent des électrodes, de petits éléments conducteurs qui se fixent directement sur les tissus cibles pour stimuler électriquement les muscles et les nerfs.

Les électrodes implantables sont principalement fabriquées à partir de métaux rigides qui sont conducteurs d’électricité par nature. Mais avec le temps, les métaux peuvent irriter les tissus, causant des cicatrices et des inflammations qui peuvent à leur tour dégrader les performances de l’implant.

Un nouveau matériau à l’horizon

Récemment, des ingénieurs du MIT ont mis au point un matériau sans métal, semblable à de la gelée, aussi doux et résistant que les tissus biologiques, qui peut conduire l’électricité de manière similaire aux métaux conventionnels.

Ce matériau fonctionne comme des électrodes métalliques mais est fait de gels qui ressemblent à nos corps, et avec une teneur en eau similaire », déclare Hyunwoo Yuk, co-fondateur de SanaHeal, une start-up spécialisée dans les dispositifs médicaux.

Le matériau peut être transformé en encre imprimable, que les chercheurs ont utilisée pour créer des électrodes flexibles et caoutchouteuses. Ce nouveau matériau, qui est un type d’hydrogel polymère conducteur haute performance, pourrait un jour remplacer les métaux en tant qu’électrodes fonctionnelles à base de gel, ayant l’aspect et la sensation des tissus biologiques.

Surmonter les défis

Concevoir un matériau à la fois conducteur, robuste et flexible était un véritable défi. Dans les matériaux en gel, les propriétés électriques et mécaniques sont souvent en conflit. Cependant, les chercheurs ont trouvé une nouvelle recette pour mélanger les polymères conducteurs avec des hydrogels d’une manière qui améliore à la fois les propriétés électriques et mécaniques des ingrédients respectifs.

À l’avenir, une application immédiate pour ce nouveau matériau pourrait être pour les personnes se remettant d’une chirurgie cardiaque. L’équipe travaille pour prolonger la durée de vie et améliorer les performances du matériau. Ensuite, le gel pourrait être utilisé comme une interface électrique douce entre les organes et les implants à long terme, y compris les stimulateurs cardiaques et les stimulateurs cérébraux profonds.

Zhao, Yuk et d’autres chercheurs du MIT et d’ailleurs ont publié leurs résultats dans Nature Materials (« 3D printable high-performance conducting polymer hydrogel for all-hydrogel bioelectronic interfaces »).

légende illustration : Des ingénieurs du MIT ont mis au point un matériau sans métal, semblable à de la gelée, qui est aussi souple et résistant qu’un tissu biologique et qui peut conduire l’électricité de la même manière que les métaux conventionnels. Ce nouveau matériau, qui est un type d’hydrogel polymère conducteur à haute performance, pourrait un jour remplacer les métaux dans les électrodes des appareils médicaux. (Image : Felice Frankel)

Pour aller plus loin

L’évolution de cette technologie d’implants électroniques pourrait bien bousculer la médecine moderne. Alors que la nécessité de trouver des alternatives aux électrodes métalliques devient de plus en plus pressante, les travaux de ces chercheurs du MIT offrent une lueur d’espoir.

FAQ

Q : Qu’est-ce que le nouveau matériau développé par le MIT ? R : C’est un hydrogel polymère conducteur haute performance qui ressemble à de la gelée, aussi doux et résistant que les tissus biologiques, et qui peut conduire l’électricité de manière similaire aux métaux conventionnels.

Q : Quels sont les avantages de ce nouveau matériau par rapport aux électrodes métalliques actuellement utilisées dans les implants ? R : Ce matériau est doux et flexible, ce qui réduit l’irritation des tissus. Il peut également être transformé en encre imprimable, ce qui facilite la personnalisation des formes et des tailles des électrodes.

Q : Quelles sont les applications potentielles de ce matériau ? R : Une application immédiate pourrait être pour les personnes se remettant d’une chirurgie cardiaque. À plus long terme, il pourrait servir d’interface électrique douce entre les organes et les implants à long terme, comme les stimulateurs cardiaques et les stimulateurs cérébraux profonds.