Les «micro-robots souples» pourraient faire des biopsies, délivrer des médicaments

À l'Université Johns Hopkins de Baltimore, au Maryland, une équipe travaillant dans un nouveau domaine, la robotique souple, développe de minuscules dispositifs auto-repliables qui pourraient un jour être utilisés pour effectuer des biopsies ou délivrer des médicaments dans des tissus vivants.
Les microgrippeurs en forme d'étoile pourraient un jour aider les chirurgiens à réaliser des biopsies peu invasives.
Crédit d'image: American Chemical Society

La robotique douce est un nouveau domaine de recherche qui suscite l’intérêt de nombreux domaines. Il utilise des structures souples et déformables pour permettre aux systèmes robotiques de fonctionner dans des environnements incertains et dynamiques. Par exemple, pour saisir et manipuler des objets inconnus, se déplacer sur des terrains accidentés et, comme dans le cas de cette nouvelle étude, traiter des cellules vivantes à l'intérieur du corps humain.

Un autre domaine passionnant qui consiste à appliquer des matériaux souples aux systèmes robotiques est la recherche plus visionnaire, comme les robots auto-réparateurs, en croissance et auto-répliqués.

Cependant, en ce qui concerne les applications médicales, la robotique douce est encore très nouvelle. Une grande partie des recherches actuelles porte sur le test de nouveaux matériaux et sur les applications potentielles plutôt que sur la production de dispositifs prêts pour des essais cliniques.

L'équipe derrière la nouvelle étude a fabriqué et testé un nouveau matériau en l'utilisant pour fabriquer des "microgrippeurs auto-repliables" qui, selon eux, pourraient un jour permettre aux chirurgiens d'effectuer des biopsies peu invasives ou de délivrer des médicaments à distance.

Les chercheurs rapportent leur travail dans la revue Matériaux appliqués et interfaces ACS.

Microgrippers pouvant envelopper et retirer les cellules des tissus

Les microgrippers auto-repliables, qui ressemblent à des étoiles de mer avec six bras pouvant se replier sur eux-mêmes, sont constitués d'un hydrogel qui gonfle et se contracte en réponse aux changements de température, d'acidité et de lumière.

Au début, les chercheurs - dirigés par le professeur David Gracias du département de science et génie des matériaux de Johns Hopkins - ont découvert que l’hydrogel se déformait bien, mais qu’il n’était pas assez rigide pour saisir et retenir quelque chose.

Mais après avoir réalisé plusieurs expériences et modèles informatiques, l’équipe a découvert que si l’on combinait l’hydrogel souple et gonflable à un polymère rigide et biodégradable qui ne gonfle pas, ils pourraient fabriquer un microgrippeur auto-repliable pouvant envelopper les cellules tissu.

Dans une étape ultérieure, l’équipe a incorporé des nanoparticules de fer dans la structure d’hydrogel renforcée, de sorte qu’elle pouvait être contrôlée à distance et déplacée à l’aide d’une sonde magnétique non attachée.

L'avantage d'un tel dispositif est qu'il ne nécessite pas de fils pour le faire fonctionner et le faire bouger, de sorte qu'il peut rester petit et agile.

La vidéo suivante montre comment fonctionnent les microgrippers:

Un nouveau matériel pourrait donner aux chirurgiens la capacité de contrôler à distance les biopsies

Les chercheurs affirment que leur nouveau matériel pourrait être utilisé pour le micro-assemblage ou la micro-ingénierie de pièces molles ou biologiques, ou pour donner aux chirurgiens la possibilité de diriger à distance les biopsies.

Le professeur Gracias explique que les microgrippeurs montrent ce que l'on peut faire avec ces nouveaux matériaux et que leur travail ouvre la voie à une gamme d'outils chirurgicaux miniaturisés et biodégradables qui peuvent se dissoudre en toute sécurité dans le corps.

Les fonds pour l'étude proviennent de la National Science Foundation et des National Institutes of Health.

L'étude est un bon exemple de nouvelles méthodes robotiques qui aident à maintenir les interventions chirurgicales aussi peu invasives que possible. Moins le tissu environnant est perturbé lors de l'échantillonnage et de l'élimination des tumeurs, plus le risque de complications est faible et plus le patient récupère rapidement.

Un autre exemple remarquable de ceci est une étude qui Nouvelles médicales aujourd'hui rapporté en décembre 2014, où les chercheurs ont été les pionniers d'une procédure robotique invasive minimale pour traiter les tumeurs profondes à l'intérieur du cou ou de la tête qui étaient auparavant inutilisables.

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