Les greffes de tissus minces et l'électronique flexible ont une multitude d'applications pour la cicatrisation des plaies, la médecine régénérative et la biodétection. Un nouvel appareil inspiré de la ventouse d'une pieuvre transfère rapidement des tissus délicats ou des feuilles électroniques au patient, surmontant un obstacle majeur à l'application clinique, selon des chercheurs de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et des collaborateurs.
Au cours des dernières décennies, les feuilles de cellules ou de tissus ont été de plus en plus utilisées pour traiter les tissus blessés ou malades. Un aspect crucial de la chirurgie de transplantation tissulaire, telle que la greffe de tissu cornéen, est la préhension chirurgicale et la transplantation sûre des tissus mous. Cependant, la manipulation de ces substances vivantes reste un défi de taille car elles sont fragiles et se déforment facilement lorsqu'elles les récupèrent dans les milieux de culture. «
Hyunjoon Kong, chef d'étude et professeur Département de génie chimique et biomoléculaire, Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, News Bureau
Le groupe de Kong, ainsi que des collaborateurs de l'Université Purdue, de l'Université de l'Illinois à Chicago, de l'Université Chung-Ang en Corée du Sud et du Korea Advanced Institute for Science and Technology, ont publié leurs travaux dans la revue Progrès scientifiques.
Les méthodes actuelles de transfert des feuilles consistent à les faire croître sur un polymère mou sensible à la température qui, une fois transféré, rétrécit et libère le film mince. Cependant, ce processus prend 30 à 60 minutes pour transférer une seule feuille, nécessite des techniciens qualifiés et court le risque de se déchirer ou de se froisser, a déclaré Kong.
« Pendant la chirurgie, les chirurgiens doivent minimiser le risque de dommages aux tissus mous et de transplanter rapidement, sans contamination. De plus, le transfert de matériaux ultra-minces sans rides ni dommages est un autre aspect crucial », a déclaré Kong.
Cherchant un moyen de ramasser et de libérer rapidement les fines et délicates feuilles de cellules ou d'électronique sans les endommager, les chercheurs se sont tournés vers le règne animal pour trouver l'inspiration. Voir comment une pieuvre ou un calmar peut ramasser des objets humides et secs de toutes formes avec de petits changements de pression dans leurs ventouses musculaires, plutôt qu'un adhésif chimique collant, a donné une idée aux chercheurs.
Ils ont conçu un manipulateur constitué d'une couche d'hydrogel souple sensible à la température fixée à un radiateur électrique. Pour ramasser une feuille mince, les chercheurs chauffent doucement l'hydrogel pour le rétrécir, puis le pressent contre la feuille et éteignent le chauffage.
L'hydrogel se dilate légèrement, créant une aspiration avec les tissus mous ou le film électronique flexible afin qu'il puisse être soulevé et transféré. Ensuite, ils placent doucement le film mince sur la cible et rallument le chauffage, rétrécissant l'hydrogel et libérant la feuille.
Ensuite, les chercheurs espèrent intégrer des capteurs dans le manipulateur, pour profiter davantage de leur conception douce et bio-inspirée.
« Par exemple, en intégrant des capteurs de pression au manipulateur, il serait possible de surveiller la déformation des objets cibles pendant le contact et, à son tour, d'ajuster la force d'aspiration à un niveau auquel les matériaux conservent leur intégrité structurelle et leur fonctionnalité », a déclaré Kong. . « Ce faisant, nous pouvons améliorer la sécurité et la précision de la manipulation de ces matériaux. En outre, nous visons à examiner l'efficacité thérapeutique des cellules et des tissus transférés par le manipulateur souple. »
La source:
Université de l'Illinois à Urbana-Champaign, News Bureau
Référence du journal:
Kim, B. S., et al(2020) Manipulateur électrothermique doux permettant le transport et la manipulation en toute sécurité de fines feuilles de cellules / tissus et de dispositifs bioélectroniques. Progrès scientifiques. doi.org/10.1126/sciadv.abc5630.
