Dans le film de vacances The Grinch, les maquilleurs auraient passé plusieurs heures chaque jour à recouvrir le visage de Jim Carrey de prothèses pour créer l'emblématique créature grincheuse à la fourrure verte. De telles prothèses élaborées, souvent rendues possibles par des matériaux tels que les caoutchoucs de silicone, pourraient avoir trouvé une application inattendue mais bénéfique en ingénierie biomédicale, selon une nouvelle étude de la Texas A&M University.
Publié dans la revue Rapports scientifiques, les chercheurs ont créé des répliques réalistes ressemblant à de la peau en Ecoflex, un type de caoutchouc de silicone qui peut potentiellement servir de plate-forme pour évaluer les risques d'infections bactériennes provenant de cathéters intraveineux et tester des capteurs portables, entre autres applications biomédicales. L’étude a révélé que les répliques cutanées basées sur EcoFlex peuvent être conçues pour imiter les textures, la mouillabilité et l’élasticité réelles de la peau, simulant ainsi les conditions dans lesquelles les bactéries se développent et adhèrent.
Nous pensons que ce matériau est extrêmement prometteur pour étudier les infections au site d’insertion dues à des bactéries naturellement présentes sur la peau. Notre objectif était de créer un matériau semblable à une peau avec des ingrédients pouvant être achetés dans le commerce. Ecoflex n'est pas seulement facile à utiliser, il peut être durci rapidement avec un minimum d'étapes supplémentaires, ce qui le rend très pratique. »
Majed Othman Althumayri, étudiant diplômé du département de génie biomédical du Texas A&M et auteur principal de l'article
Il existe environ un million de bactéries par centimètre carré de peau humaine. Le plus courant d’entre eux est Staphylocoqueen particulier les espèces Staphylocoque épidermidisqui est considéré comme un résident typique du microbiome cutané. Les infections surviennent souvent lorsqu’il y a une coupure, une cassure ou une blessure sur la peau, permettant à la bactérie de pénétrer dans la circulation sanguine. En fait, une infection relativement courante dans les hôpitaux provient de l’insertion chirurgicale de tubes ou de cathéters dans les veines. Chaque année, environ 80 000 infections sanguines liées aux cathéters surviennent uniquement dans les unités de soins intensifs, soulignant son importance pour la santé publique aux États-Unis.
« Nous avons mis du temps à trouver des solutions pour prévenir les infections causées par les cathéters intraveineux », a déclaré Althumayri. « Une des raisons pourrait être que nous manquons de bonnes plates-formes pour tester de nouvelles conceptions de cathéters ou des technologies de biocapteurs portables et former le personnel afin que le nombre d'infections puisse être réduit. »
Pour combler cette lacune, les chercheurs se sont tournés vers Ecoflex 00-35, un caoutchouc biocompatible à durcissement rapide utilisé pour diverses applications, notamment les prothèses pour effets spéciaux. Premièrement, ils ont créé des moules à partir de sites d’insertion intraveineuse courants, tels que les coudes, les mains et les avant-bras. Ensuite, en versant Ecoflex dans des moules contenant des os artificiels et des tubes faisant office de veines, les chercheurs ont créé des répliques ressemblant à de la peau.
Ensuite, les chercheurs ont testé si les répliques de peau Ecoflex avaient des propriétés correspondant à celles de la vraie peau. Ils ont mesuré la mouillabilité des répliques, l'adhésion bactérienne et les propriétés mécaniques, telles que l'élasticité et la résilience. Les chercheurs ont découvert que les modèles Ecoflex pouvaient reproduire la rugosité de la peau humaine avec une marge d'erreur de 7,5 %. De plus, l’imagerie à haute résolution a montré que les bactéries pouvaient adhérer à la réplique cutanée et s’y développer.
Ensuite, dans le cadre d’une expérience clé, les chercheurs ont simulé l’insertion d’un cathéter intraveineux dans une réplique de main Ecoflex qu’ils avaient créée. Cette main artificielle a modélisé efficacement les phases de croissance bactérienne, montrant la promesse que ces répliques pourraient être utilisées pour mettre en œuvre des mesures de contrôle des infections et améliorer la conception de dispositifs médicaux tels que les cathéters.
Cependant, les chercheurs ont noté que leurs expériences actuelles ne modélisent pas entièrement les conditions du monde réel.
« Développer des modèles de peau réalistes capables d'imiter la peau humaine est une première étape importante », a déclaré le Dr Hatice Ceylan Koydemir, auteur correspondant de l'étude et professeur adjoint au Département de génie biomédical avec un programme de recherche hébergé au Texas A&M University Center. pour les technologies et systèmes de santé à distance. « Mais nous pensons que l'incorporation d'éléments supplémentaires, comme les fluides corporels et d'autres situations cliniquement pertinentes, dans les expériences futures renforcera nos résultats et validera davantage le potentiel d'Ecoflex pour les applications médicales. »
Parmi les autres contributeurs à la recherche figurent Azra Yaprak Tarman, étudiante diplômée au Département de génie biomédical.
Cette étude a été en partie parrainée par l’Institut national des sciences médicales générales (l’un des instituts nationaux de la santé), le Bureau de recherche navale du ministère de la Défense et le Centre de recherche en ingénierie PATHS-UP financé par la National Science Foundation. Les chercheurs ont également reçu un soutien supplémentaire du Département de génie biomédical, du Center for Remote Health Technologies and Systems, de la Texas A&M Engineering Experiment Station, de l'AggieFab Nanofabrication Facility et de la Soft Matter Facility.
