Un pansement qui détecte les tremblements, délivre des médicaments et tient un registre

Offrant un aperçu de ce à quoi pourraient ressembler les futurs dispositifs médicaux portables, des chercheurs coréens ont construit un patch cutané plus fin qu'une feuille de papier et capable de détecter des tremblements subtils, de libérer à la demande des médicaments stockés dans des nanoparticules et d'enregistrer toute cette activité pour revoir plus tard.

Patch médicamenteux : Un nouveau prototype de patch cutané électronique peut détecter les tremblements musculaires et délivrer des médicaments à partir de nanoparticules.

Bien qu'elle soit encore en cours de développement, la technologie pourrait un jour être utile aux personnes atteintes de la maladie de Parkinson ou d'autres troubles du mouvement. Le système représente une nouvelle direction dans les soins de santé personnalisés qui permettront à terme des diagnostics et des thérapies avancés sur des appareils pouvant être portés comme un tatouage temporaire d'enfant, a déclaré Dae-Hyeong Kim, professeur adjoint de génie chimique et biologique à l'Université nationale de Séoul, qui a dirigé le travail (voir Innovateurs de moins de 35 ans : Dae-Hyeong Kim ).

Le travail a été effectué avec des chercheurs de MC10, une startup de Cambridge, dans le Massachusetts, qui travaille à la commercialisation de l'électronique extensible sous-jacente. MC10, qui a des investissements de grandes sociétés de dispositifs médicaux, dont Medtronic, travaille avec des partenaires des secteurs pharmaceutique et des dispositifs médicaux pour lancer des produits qui feraient une partie de ce que le groupe coréen a démontré : détecter et stocker des signaux comme les tremblements, la respiration, la fréquence cardiaque, et la température afin que les médecins puissent examiner les données sur les troubles neuromusculaires et cardiovasculaires.

Les classes d'électronique existantes sont rigides et emballées, ce qui conduit à des moniteurs à sangle encombrants ; la nouvelle technologie serait discrète et pratiquement inaperçue du porteur, explique Roozbeh Ghaffari, cofondateur de MC10 (voir Innovateurs de moins de 35 ans : Roozbeh Ghaffari).

À papier sorti dimanche en Nature Nanotechnologie décrit plusieurs membranes à l'échelle nanométrique emballées comme un système de détection de mouvement, d'administration de médicaments et de stockage de données, le tout intégré sur un patch extensible, comme un pansement, qui adhérerait à la peau. Les tests de thérapie médicamenteuse sur des patients humains sont encore dans quelques années ; jusqu'à présent, le groupe a démontré comment il peut libérer un colorant sur une parcelle de peau de porc.

Les jauges de contrainte à ressort mesurent l'activité musculaire. Ceux-ci sont constitués de capteurs à nanomembrane de silicium en forme de serpentin, chacun se courbant à plusieurs centaines de micromètres. Lorsqu'ils sont étirés, les changements de résistance électrique sur les filaments sont détectés et la fréquence des signaux indique si un étirement provient d'un mouvement de bras normal ou d'un tremblement rapide.

Les données sont enregistrées sur un système de mémoire simple, composé de cellules de mémoire d'à peine 30 nanomètres d'épaisseur ; ces cellules enregistrent des états de résistance élevée par rapport à des états de faible résistance en raison de la modification des propriétés électriques à travers les membranes. À l'avenir, ces données pourraient être accessibles via une étiquette RFID intégrée à l'appareil, ou pourraient être transmises à un smartphone à proximité ; cependant, la composante communications n'a pas encore été ajoutée.

Le patch contient également des éléments chauffants qui peuvent être activés à distance pour libérer des médicaments. Les éléments chauffants élèvent la température du patch de plusieurs degrés, ce qui libère à son tour des médicaments entourés de nanoparticules de silice poreuses. Lorsqu'il est chauffé, le lien physique entre le médicament et les nanoparticules se rompt, entraînant une libération de molécules par diffusion à travers la peau.

En fin de compte, nous développerons un système entièrement automatisé qui incorpore ces capteurs et un mécanisme de mémoire et de libération de médicament ainsi qu'un microcontrôleur pour délivrer une libération automatisée de médicament dans un patch épidermique, a déclaré Ghaffari.

Alors que le prototype se concentre sur la détection des troubles du mouvement, d'autres versions pourraient détecter des éléments tels que la transpiration, la température, la fréquence cardiaque ou l'oxygène dans le sang, et utiliser ces changements comme mécanisme de déclenchement pour diverses thérapies. Les équipes travaillent à faire passer cette plateforme à travers des études réglementaires et cliniques.

Le travail s'appuie sur la recherche fondamentale de John Rogers, un scientifique des matériaux à l'Université de l'Illinois. Il y a trois ans, il a introduit l'idée de l'électronique épidermique, ou des matériaux semi-conducteurs ultrafins ressemblant à la peau, qui pourraient surveiller les signes vitaux de la peau.

Ce que fait cet article est de prendre l'électronique épidermique et de la coupler avec la mémoire embarquée et la thérapie. Vous pouvez boucler la boucle du diagnostic à la thérapie sur un seul patch, dit Ghaffari.

D'autres chercheurs ont démontré des approches concurrentes. Par exemple, une puce de libération de médicament sous la peau est en cours de développement commercial par Micropuces de Lexington, Massachusetts. Cette société a été cofondée par Robert Langer, ingénieur biomédical au MIT.

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