L’avenir des technologies de la santé, tant en Espagne que dans le reste du monde, passe par la miniaturisation. L’idée, remplacer les énormes machines avec lesquelles sont effectuées les analyses les plus précises des maladies graves par des appareils portables, vise à rendre les processus de diagnostic moins chers et plus rapides. C’est pour cette raison que certains des chercheurs internationaux les plus prestigieux travaillent depuis quelque temps sur des dispositifs tels que le pansement intelligent qui diagnostique avec un laser et peut détecter le cancer, les crises cardiaques ou les hémorragies.
Les wearables, au-delà des montres intelligentes et des bracelets d’activité, constituent l’un des grands espoirs de la biomédecine. Les ingénieurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) le savent bien et c’est pourquoi ils ont travaillé au développement de un petit autocollant qui utilise des ultrasons pour surveiller l’état des organes à l’intérieur du corps.
Présenté dans un article dans la revue Science Advances, d’une manière générale, consiste en un capteur qui envoie des ondes sonores à travers la peau afin qu’elles soient réfléchies par les organes internes et renvoient à l’autocollant avec des informations sur sa rigidité. Ces données sont généralement décisives lorsqu’il s’agit de contrôler des maladies telles que l’insuffisance hépatique et rénale ou la progression de tumeurs solides.
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« Lorsque certains organes souffrent d’une maladie, ils peuvent devenir raides avec le temps », explique l’auteur principal de l’article, Xuanhe Zhao, professeur de génie mécanique au MIT. « Avec cet autocollant, nous pouvons Surveiller en permanence les changements de rigidité sur de longues périodesce qui revêt une importance cruciale pour le diagnostic précoce de la défaillance d’un organe interne.
Greffe d’organe
L’idée d’utiliser les ultrasons dans des appareils portables pour des outils de traitement et de diagnostic n’est pas nouvelle. Déjà en 2005, des transducteurs à ultrasons étaient implantés chez des moutons pour contrôler et accélérer le processus de guérison des fractures. Depuis, grâce aux progrès des matériaux souples, toutes sortes d’appareils ont été développés qui utilisent cette technologie pour obtenir des images d’organes et utiliser ces informations pour mesurer la pression artérielle ou évaluer les fonctions cardiaques.
Le BAUS-E peut être collé sur différentes parties du corps MIT Omicrono
S’appuyant sur certaines de ces avancées, les ingénieurs du MIT ont voulu proposer une alternative à l’élastographie échographiqueune méthode similaire aux ultrasons avec une sonde manuelle qui est souvent utilisée dans les unités de soins intensifs des hôpitaux, notamment chez les patients ayant subi une transplantation d’organe.
Dans ces cas, et dans les maladies liées au foie et aux reins, il est essentiel de contrôler raideur des organes, car cela peut indiquer une détérioration rapide de la santé ce qui, dans de nombreux cas, peut entraîner la mort.
« Après une transplantation d’organe, les 72 premières heures sont cruciales », explique Qifa Zhou, l’un des principaux auteurs de l’étude et professeur à l’Université de Californie du Sud. « Avec l’échographie traditionnelle, il faut garder une sonde attachée au corps. Mais cela ne peut pas se faire en continu sur le long terme. Les médecins pourraient rater un moment crucial et se rendre compte trop tard que l’organe est défaillant« .
Pour développer l’élastographie ultrasonique bioadhésive (BAUS-E), les chercheurs se sont appuyés sur un adhésif qu’ils avaient déjà développé précédemment pour obtenir des images de tissus et d’organes profonds. Ils ont cependant dû le modifier, puisqu’il ne captait que les ondes longitudinales et non les ondes de cisaillement, nécessaires pour connaître la rigidité des organes.
Une première version de l’autocollant du MIT qui surveille les organes
Ainsi, tout le processus était basé sur la miniaturisation de l’élastographie ultrasonique, jusqu’à ce qu’ils parviennent à faire tenir le système sur un autocollant de la taille d’un tampon. Pour obtenir la même sensibilité que les sondes manuelles, les ingénieurs ont dû intégrer 128 transducteurs piézoélectriques de haute qualitéincorporé dans une puce carrée de 25 mm.
Autoriser les ondes sonores entrent et sortent de l’appareil sans perte d’informations, ils ont enduit le fond de la puce d’un mélange d’eau et de polymère sous forme d’hydrogel. Cette substance collante et élastique permet également au dispositif d’adhérer à la peau et de s’enlever facilement lorsqu’il n’est pas utilisé.
Expériences
Pour comprendre la fiabilité et la viabilité à long terme de l’appareil, les chercheurs ont testé le BAUS-E sur des rats. C’est ainsi qu’ils ont vérifié que l’autocollant est capable de réaliser mesures continues de la rigidité du foie pendant 48 heures. Grâce aux informations recueillies par l’appareil, des signes précoces et évidents d’insuffisance hépatique aiguë ont pu être détectés, confirmés ensuite grâce à des échantillons de tissus.
Aujourd’hui, les ingénieurs étudient comment adapter la conception pour une utilisation chez l’homme, car cette maladie a un taux de mortalité élevé d’environ 80 %. « Nous supposons que, juste après une greffe de foie ou de rein, nous pourrions coller cet autocollant sur un patient et observer comment la rigidité de l’organe évolue au fil des jours », explique Hsiao-Chuan Liu, autre auteur principal de l’étude et professeur. à l’USC. « S’il y en a diagnostic précoce de l’insuffisance hépatique aiguëles médecins peuvent agir immédiatement au lieu d’attendre que la situation s’aggrave. »
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En principe, selon les chercheurs, aucun changement majeur ne serait nécessaire pour son adaptation. La seule exigence actuelle est besoin d’avoir un système électronique connecté à l’autocollantsimilaires aux électrodes habituellement utilisées dans les consultations médicales, chargées d’émettre et de collecter les ondes sonores à travers le BAUS-E.
Pour cette raison, l’équipe du MIT travaille déjà à inclure toute l’électronique et le traitement de l’information dans un patch légèrement plus grand que l’actuel. L’objectif est que les patients puissent les porter à la maison pour surveiller l’état de leurs organes pendant des périodes bien supérieures à 48 heures. Cela permettrait, par exemple, surveiller la progression des tumeurs solides, qui deviennent plus rigides à mesure qu’elles s’aggravent.
« Nous pensons que c’est une plateforme technologique qui peut sauver des vies » Zhao dit. » À l’avenir, nous pensons que les gens pourront coller quelques autocollants sur leur corps pour mesurer de nombreux signes vitaux, obtenir des images et suivre la santé des principaux organes du corps. «