Dans une publication récente dans la revue Nature, des chercheurs de l’Institut des sciences fondamentales (IBS) en Corée du Sud ont réalisé des progrès significatifs dans la technologie des biomatériaux et la médecine de réadaptation. Ils ont développé une nouvelle approche pour guérir les blessures musculaires en utilisant une « prothèse tissulaire injectable » sous forme d’hydrogels conducteurs et en la combinant avec un système de rééducation assisté par robotic.
Imaginons que vous nagez dans l’océan. Un requin géant s’approche et mord un énorme morceau de viande de votre cuisse, entraînant une perte totale de la fonction motrice/captrice de votre jambe. Si elles ne sont pas traitées, des lésions musculaires aussi graves entraîneraient une perte permanente de fonction et un handicap. Comment diable pourrez-vous vous remettre de ce style de blessure ?
Les méthodes de rééducation traditionnelles pour ce variety de blessures musculaires recherchent depuis longtemps un système efficace de rééducation de la marche en boucle fermée qui fusionne des exosquelettes légers et des dispositifs portables/implantables. Un tel système prothétique d’assistance est nécessaire pour aider les patients dans le processus de récupération des fonctions sensorielles et motrices liées aux lésions nerveuses et musculaires.
Malheureusement, les propriétés mécaniques et la rigidité des matériaux électroniques existants les rendent incompatibles avec les tissus mous. Cela entraîne des frictions et une irritation potentielle, bloquant la réadaptation des clients.
Pour surmonter ces limites, les chercheurs de l’IBS se sont tournés vers un matériau couramment utilisé comme agent de comblement des rides, appelé acide hyaluronique. Grâce à cette material, un hydrogel injectable a été développé pour les « prothèses tissulaires », qui peuvent combler temporairement le vide des tissus musculaires/nerfs manquants pendant qu’ils se régénèrent. La character injectable de ce matériau lui confère un avantage significatif par rapport aux dispositifs bioélectroniques traditionnels, qui ne conviennent pas aux zones étroites, profondes ou petites et nécessitent des interventions chirurgicales invasives.
Grâce à ses propriétés très « tissulaires », cet hydrogel s’interface parfaitement avec les tissus biologiques et peut être facilement administré sur les zones corporelles difficiles d’accès sans intervention chirurgicale. Les réticulations réversibles et irréversibles au sein de l’hydrogel s’adaptent aux contraintes de cisaillement élevées lors de l’injection, assurant une excellente stabilité mécanique. Cet hydrogel intègre également des nanoparticules d’or, ce qui lui confère des propriétés électriques décentes. Sa nature conductrice permet la transmission efficace des signaux électrophysiologiques entre les deux extrémités des tissus lésés. De additionally, l’hydrogel est biodégradable, ce qui signifie que les people n’ont pas besoin de subir une nouvelle intervention chirurgicale.
Avec des propriétés mécaniques proches de celles des tissus naturels, une adhésion tissulaire exceptionnelle et des caractéristiques injectables, les chercheurs pensent que ce matériau offre une nouvelle approche de la rééducation.
Ensuite, les chercheurs ont testé cette nouvelle idée sur des modèles de rongeurs. Pour simuler une perte musculaire volumétrique, une grande partie du muscle a été retirée des pattes postérieures de ces animaux. En injectant l’hydrogel et en implantant deux kinds de dispositifs d’interface tissulaire extensibles pour la détection et la stimulation électriques, les chercheurs ont pu améliorer la démarche des rongeurs « blessés ». Les prothèses en hydrogel ont été combinées à une support robotique, guidée par des signaux d’électromyographie musculaire. Ensemble, les deux ont contribué à améliorer la démarche de l’animal sans stimulation nerveuse. De moreover, la régénération des tissus musculaires a été efficacement améliorée à prolonged terme après l’utilisation de l’hydrogel conducteur pour combler les lésions musculaires.
L’hydrogel conducteur injectable développé dans cette étude excelle dans l’enregistrement des signaux électrophysiologiques et les performances de stimulation, offrant le potentiel d’étendre ses apps. Il présente une nouvelle approche dans le domaine des dispositifs bioélectroniques et est prometteur en tant que prothèse des tissus mous pour le soutien à la rééducation.
Soulignant l’importance de la recherche, le professeur SHIN Mikyung notice : « Nous avons créé une prothèse injectable pour tissus mous, mécaniquement résistante et électriquement conductrice, idéale pour traiter les lésions musculaires graves nécessitant une réadaptation neuromusculo-squelettique. Le développement de cet hydrogel injectable, utilisant un nouveau croisement -la méthode de liaison est une réalisation noteworthy. Nous pensons qu’elle sera applicable non seulement aux muscle tissues et aux nerfs périphériques, mais également à divers organes comme le cerveau et le cœur.
Le professeur SON Donghee a ajouté : « Dans cette étude, le système de rééducation de la marche en boucle fermée, impliquant un hydrogel injectable résistant et des capteurs extensibles et auto-cicatrisants, pourrait améliorer considérablement les perspectives de rééducation des sufferers présentant des problèmes neurologiques et musculo-squelettiques. Il pourrait également jouer un rôle essentiel dans diagnostic et traitement précis dans divers organes du corps humain.
L’équipe de recherche poursuit actuellement d’autres études afin de développer de nouveaux matériaux pour la régénération des tissus nerveux et musculaires qui peuvent être implantés de manière mini-invasive. Ils explorent également le potentiel de guérison de diverses lésions tissulaires grâce à l’injection de l’hydrogel conducteur, éliminant ainsi le besoin d’une intervention chirurgicale ouverte.
