Les chirurgiens pourraient bientôt être en mesure de localiser des régions critiques dans les tissus et les organes au cours d’une opération chirurgicale grâce à un nouveau biocapteur de l’Université Purdue, en instance de brevet, qui peut être imprimé en 3D à l’aide d’un système d’impression automatisé.
Chi Hwan Lee a créé le biocapteur, qui permet l’enregistrement et l’imagerie simultanés des tissus et des organes au cours d’une opération chirurgicale. Lee est professeur adjoint Leslie A. Geddes de génie biomédical à la Weldon School of Biomedical Engineering et professeur adjoint de génie mécanique. Lee a également un rendez-vous de courtoisie en génie des matériaux.
L’enregistrement et l’imagerie simultanés pourraient être utiles pendant la chirurgie cardiaque pour localiser les régions critiques et guider les interventions chirurgicales telles qu’une procédure pour restaurer des rythmes cardiaques normaux. »
Chi Hwan Lee, professeur adjoint Leslie A. Geddes en génie biomédical à la Weldon School of Biomedical Engineering
Les méthodes traditionnelles pour enregistrer et imager simultanément des tissus et des organes se sont avérées difficiles car d’autres capteurs utilisés pour l’enregistrement interrompent généralement le processus d’imagerie.
« À cette fin, nous avons développé un biocapteur ultra-doux, mince et extensible qui est capable de s’interfacer de manière transparente avec la surface curviligne des organes, par exemple le cœur, même sous de grandes déformations mécaniques, par exemple les cycles cardiaques », a déclaré Lee. « Cette caractéristique unique permet l’enregistrement et l’imagerie simultanés, ce qui nous permet d’indiquer avec précision l’origine des conditions de la maladie : dans cet exemple, des observations en temps réel sur la propagation de l’infarctus du myocarde en 3D.
En utilisant des bio-encres douces lors du prototypage rapide d’une conception sur mesure, les biocapteurs s’adaptent à une variété de tailles et de formes d’organes. Les bio-encres sont plus douces que les tissus, s’étirent sans subir de dégradation du capteur et ont une adhérence naturelle fiable à la surface humide des organes sans avoir besoin d’adhésifs supplémentaires. Le groupe de recherche de Kwan-Soo Lee au Laboratoire national de Los Alamos est responsable de la formulation et de la synthèse des bio-encres.
Un certain nombre de prototypes de biocapteurs utilisant différentes formes, tailles et configurations ont été produits. Craig Goergen, professeur agrégé Leslie A. Geddes de génie biomédical à la Weldon School of Biomedical Engineering de Purdue, et son groupe de laboratoire ont testé les prototypes sur des souris et des porcs in vivo.
« Le professeur Goergen et son équipe ont réussi à identifier l’emplacement exact des infarctus du myocarde au fil du temps à l’aide des prototypes de biocapteurs », a déclaré Lee. « En plus de ces tests, ils ont également évalué la biocompatibilité et les propriétés anti-bio-encrassement des biocapteurs, ainsi que les effets des biocapteurs sur la fonction cardiaque. Ils n’ont montré aucun effet indésirable significatif. »
Des recherches sur le biocapteur ont été publiées dans la revue Nature Communications, à comité de lecture.
Le bureau de la commercialisation de la technologie de la Purdue Research Foundation a déposé une demande de brevet sur le biocapteur de Lee. Pour plus d’informations sur les licences, veuillez contacter Dipak Narula d’OTC et référencer le code de piste 2021-LEE-69211. D’autres mesures prises pour développer le capteur comprennent l’exploration d’autres applications des bio-encres dans divers biocapteurs imprimables avec une conception sur mesure pour s’adapter à d’autres organes tels que l’estomac, ce qui nécessite une extensibilité encore plus élevée que le cœur.
La source:
Référence de la revue :
Kim, B., et al. (2021) Prototypage personnalisé rapide d’un biocapteur poroélastique souple pour l’enregistrement et l’imagerie épicardiques simultanés. Communications naturelles. doi.org/10.1038/s41467-021-23959-3.
