Une nouvelle solution pour le transfert d’énergie vers les pompes cardiaques

Une innovation suisse pourrait changer le quotidien des patients en attente de transplantation cardiaque. Les dispositifs d’assistance ventriculaire sont essentiels pour les patients en attente d’un cœur donneur. Toutefois, près de la moitié des utilisateurs sont confrontés à des infections dues au câble épais nécessaire à l’alimentation électrique. Les chercheurs de l’ETH Zurich ont développé une solution pour pallier ce problème.

Le système actuel, bien que fiable, présente un défaut majeur : le point de sortie du câble de l’abdomen peut être une porte d’entrée pour les bactéries, malgré les traitements médicaux.

Andreas Kourouklis, ingénieur et chercheur à l’ETH Zurich, avec le soutien du professeur Edoardo Mazza et des médecins du Centre Cardiaque Allemand de Berlin, a mis au point un nouveau système de câblage pour les pompes cardiaques qui ne provoque pas d’infections.

Des fils fins et cratérisés en remplacement d’un câble épais

Andreas Kourouklis explique que le câble épais des systèmes d’assistance ventriculaire actuels crée une plaie ouverte qui ne guérit pas, réduisant considérablement la qualité de vie des patients. Un tissu cicatriciel se forme autour du point de sortie, limitant l’apport sanguin et augmentant le risque d’infection.

Les chercheurs de l’ETH Zurich proposent une technologie alternative : des fils fins et flexibles avec une surface rugueuse et irrégulière. Ces fils, dont la surface est pleine de microcratères, favorisent la cicatrisation de la peau. La couche externe de la peau adhère mieux à ces fils et ne pousse pas vers l’intérieur, ce qui permet une formation plus rapide de nouveau tissu et maintient l’intégrité de la peau comme barrière contre les infections bactériennes.

La création de microcratères pour prévenir les infections

Pour créer des cratères à la surface des câbles, l’équipe d’ingénieurs a développé un nouveau procédé permettant de créer des motifs irréguliers très petits sur des surfaces non planes, une première dans le domaine.

Cette méthode, actuellement brevetée par l’ETH Zurich, consiste à recouvrir les câbles flexibles d’une couche de silicone et à les refroidir à moins 20°C. La surface des câbles devient alors malléable. Ils sont ensuite placés dans une chambre de condensation où de petites gouttelettes d’eau sont pressées dans la couche liquide de silicone, créant ainsi des microcratères.

« Nous pouvons contrôler la position des cratères sur les câbles en ajustant l’humidité et la température dans la chambre de condensation », précise Andreas Kourouklis.

Des tests initiaux confirment un risque d’infection réduit

Des tests préliminaires sur des cultures de cellules cutanées et sur des moutons ont été effectués. Les résultats sont prometteurs : alors que les câbles épais avec une surface plate provoquaient une inflammation sévère, les câbles fins et flexibles n’ont montré que de légères réactions inflammatoires. Aucun mouton n’a subi de blessures permanentes pendant les tests.

Plus important encore, la peau des moutons s’est mieux intégrée avec les nouveaux câbles et n’a pratiquement pas poussé vers l’intérieur. En conséquence, les câbles fins avec cratères n’ont pas causé d’infections chez les animaux.

Andreas Kourouklis collabore actuellement avec des ingénieurs en dispositifs médicaux et des chirurgiens cardiaques pour perfectionner le système de câblage. Son objectif est de commercialiser cette technologie dès que possible. Toutefois, avant de pouvoir être utilisée sur des patients cardiaques, une série de tests sur des modèles de peau, des animaux et finalement sur des humains sera nécessaire.

En synthèse

La recherche menée par l’équipe de l’ETH Zurich offre une perspective encourageante pour les patients dépendants des dispositifs d’assistance ventriculaire. En remplaçant le câble épais traditionnel par des fils fins et cratérisés, cette innovation pourrait réduire significativement le risque d’infection. Bien que des étapes supplémentaires soient nécessaires avant une application clinique, les résultats préliminaires suggèrent un avenir où les complications post-opératoires pourraient être grandement atténuées.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce qu’un dispositif d’assistance ventriculaire ?

Un dispositif d’assistance ventriculaire est une pompe mécanique qui est implantée pour aider le cœur à pomper le sang lorsque celui-ci ne peut plus fonctionner efficacement de manière autonome.

Pourquoi les infections sont-elles un problème avec les dispositifs actuels ?

Les infections surviennent souvent au point de sortie du câble épais qui traverse la peau, car cette zone peut devenir une porte d’entrée pour les bactéries, malgré les traitements médicaux.

En quoi consiste la nouvelle technologie développée par l’ETH Zurich ?

La nouvelle technologie utilise des fils fins et flexibles avec une surface cratérisée qui favorise une meilleure adhésion de la peau et réduit le risque d’infection.

Comment les microcratères sont-ils créés sur les fils ?

Les micro-cratères sont créés en refroidissant les câbles recouverts de silicone et en pressant des gouttelettes d’eau dans la couche de silicone, formant ainsi des motifs irréguliers.

Quelles sont les prochaines étapes avant que cette technologie puisse être utilisée ?

Avant une utilisation clinique, il est nécessaire de réaliser des tests supplémentaires sur des modèles de peau, des animaux et finalement sur des humains pour garantir la sécurité et l’efficacité de la technologie.

Références

Source : ETH Zurich

Kourouklis A, · Kaemmel J, · Wu X, · Potapov E, · Cesarovic N,· Ferrari A, · Starck C, · Falk V, · Mazza E. Systems of conductive skin for power transfer in clinical applications, European Biophysics Journal 51(2), doi: 10.3929/ethz-​b-000505294.

Kourouklis A, · Kaemmel J, · Wu X, · Banos M, Chanfon A, de Brot S,· Ferrari A, · Cesarovic N , Falk V, · Mazza E. Transdermal wires for improved integration in vivo, Biomaterials Advances Volume 153, October 2023, doi: 10.1016/j.bioadv.2023.213568.