Les scientifiques de l’Université Technique de Munich (TUM) et de NTT Research ont réalisé un exploit en concevant des électrodes flexibles grâce à la technologie d’impression 4D. Ces électrodes ont la capacité unique de s’enrouler automatiquement autour des nerfs minces lorsqu’elles sont en contact avec l’humidité.
Cette avancée pourrait apporter des progrès significatifs dans le traitement de diverses affections neurologiques et troubles du sommeil.
L’innovation au service du système nerveux
Le système nerveux fonctionne en contrôlant nos mouvements à travers des impulsions électriques. Ces impulsions passent d’une cellule nerveuse à une autre, déclenchant par exemple une contraction musculaire. La stimulation artificielle des cellules nerveuses est déjà utilisée pour traiter des maladies telles que la douleur chronique ou l’apnée du sommeil, mais la stimulation de nerfs plus minces, avec des diamètres allant de dizaines à des centaines de micromètres, est plus délicate. C’est là que la technologie d’impression 4D intervient.
L’impression 4D: une solution adaptative
L’impression 4D permet de façonner des objets imprimés en 3D de manière ciblée, par exemple en utilisant de l’humidité ou de la chaleur. Les chercheurs ont utilisé cette technologie pour développer des électrodes qui s’enroulent d’elles-mêmes autour des fibres nerveuses ultra-minces lorsqu’elles sont insérées dans un tissu humide. Cette propriété est rendue possible par l’utilisation d’un hydrogel biocompatible, qui gonfle au contact de l’humidité, à l’intérieur de l’électrode.
Le revêtement en titane-or à l’intérieur des électrodes permet de transmettre des signaux électriques entre les électrodes et les fibres nerveuses.
Potentialités de cette innovation
La technologie d’impression 4D offre des possibilités d’application considérables pour le futur. Par exemple, elle pourrait améliorer les implants pour l’apnée du sommeil. Chez les patients atteints de cette affection, la langue tombe vers l’arrière pendant le sommeil, obstruant brièvement les voies respiratoires.
La stimulation des muscles qui tirent la langue vers l’avant peut corriger ce problème. Les nouvelles électrodes pourraient faciliter la stimulation nerveuse de manière plus sélective.
En synthèse
Le développement de ces électrodes auto-enroulantes, robustes et faciles à manipuler, est une étape importante dans le domaine de la stimulation nerveuse périphérique. Bien qu’elles en soient encore à un stade de développement précoce, elles pourraient offrir un moyen important d’élargir l’application clinique de cette technologie à l’avenir.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que l’impression 4D ? C’est une technologie qui permet de remodeler des objets imprimés en 3D de manière ciblée, souvent en utilisant l’humidité ou la chaleur.
Comment ces électrodes peuvent-elles aider les patients souffrant d’apnée du sommeil ? Ces électrodes pourraient stimuler de manière sélective les muscles qui tirent la langue vers l’avant, évitant ainsi que la langue ne tombe vers l’arrière et n’obstrue les voies respiratoires.
Quels autres domaines pourraient bénéficier de cette technologie ? Les électrodes pourraient être utilisées pour stimuler les nerfs de manière plus précise dans diverses affections neurologiques.
Lukas Hiendlmeier, Francisco Zurita, Jonas Vogel, Fulvia Del Duca, George Al Boustani, Hu Peng, Inola Kopic, Marta Nikić, Tetsuhiko F. Teshima, Bernhard Wolfrum : 4D-Printed Soft and Stretchable Self-Folding Cuff Electrodes for Small-Nerve Interfacing, Advanced Materials (2023), DOI : doi.org/10.1002/adma.202210206
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