La science, associée à la technologie, a réussi à développer quelque chose de révolutionnaire. Les scientifiques ont conçu un pacemaker similaire à un panneau solaire qui peut contrôler avec précision les battements cardiaques.
Pacemakers, ils sont ce qu’ils sont et comment fonctionnent-ils?
En utilisant la lumière, Pengju Li, chercheur à l’école Pritzker de génie moléculaire de l’université de Chicago, en collaboration avec d’autres membres de l’équipe, a conçu un pacemaker sans fil et ultrafin qui fonctionne comme un panneau solaire.
Cette conception élimine non seulement le besoin de piles, mais minimise également les perturbations du fonctionnement naturel du cœur, en s’adaptant à ses contours. La recherche, récemment publiée dans la revue Nature, offre une nouvelle approche aux traitements nécessitant une stimulation électrique, tels que la stimulation cardiaque.
Les pacemakers sont des dispositifs médicaux implantés dans le corps pour réguler les rythmes cardiaques. Ils sont composés de circuits électroniques avec des piles et des électrodes fixées au muscle cardiaque pour le stimuler. Cependant, les électrodes peuvent échouer et endommager les tissus. L’emplacement des électrodes ne peut pas être modifié une fois implanté, limitant l’accès à différentes régions du cœur.
Comme les pacemakers utilisent des électrodes rigides et métalliques, ils peuvent également endommager les tissus lorsqu’ils redémarrent le cœur après une chirurgie ou régulent une arythmie.
L’équipe dirigée par Pengju Li a imaginé un pacemaker sans fil et plus flexible pouvant stimuler de manière précise différentes parties du cœur. Ainsi, l’idée a donné naissance à un dispositif qui transforme la lumière en bioélectricité, ou en signaux électriques générés par les cellules cardiaques.
Plus fin qu’un cheveu humain, le nouveau pacemaker est composé d’une fibre optique et d’une membrane en silicone que le laboratoire Tian et les collègues de l’école Pritzker de génie moléculaire de l’université de Chicago ont développées pendant des années.
Des panneaux solaires dans un dispositif implanté?
Contrairement aux cellules solaires conventionnelles qui sont généralement conçues pour collecter le maximum d’énergie possible, les chercheurs ont ajusté le dispositif révolutionnaire pour générer de l’électricité uniquement là où la lumière le touche, afin de pouvoir réguler avec précision les battements cardiaques.
Pour cela, ils ont utilisé une couche de pores très petits pouvant retenir la lumière et le courant électrique. Seuls les muscles cardiaques exposés aux pores activés par la lumière sont stimulés.
Étant donné que le nouveau dispositif est si petit et léger, il peut être implanté sans ouvrir la poitrine. Ainsi, il a pu être implanté avec succès dans le cœur de souris de laboratoire, ainsi que dans un cochon adulte. En conséquence, les battements de différents muscles cardiaques ont été stimulés. Étant donné que les cœurs de cochons sont anatomiquement similaires aux cœurs humains, cet exploit montre le potentiel du nouveau pacemaker pour être appliqué chez les humains.
Le dispositif peut être implanté à partir d’une petite incision et se déploie lorsqu’il atteint les parois cardiaques. Cela évite les chirurgies à cœur ouvert et un temps de récupération considérablement plus long.
Quelle est l’importance de ce dispositif?
Les maladies cardiaques sont la principale cause de passage dans le monde entier. Chaque année, plus de 2 millions de personnes subissent une chirurgie cardiaque à cœur ouvert pour traiter des problèmes cardiaques, y compris l’implantation de dispositifs régulant les rythmes cardiaques et prévenant les crises cardiaques.
Ce dispositif ultraléger s’adapte en douceur à la surface du cœur, permettant une stimulation moins invasive et une meilleure stimulation et contraction synchronisée. Pour réduire le traumatisme postopératoire et le temps de récupération, notre dispositif peut être implanté avec une technique mini-invasive.
Sera-t-elle prête à être utilisée chez l’homme?
Actuellement, la technologie est mieux utilisée pour les conditions cardiaques d’urgence, y compris le redémarrage du cœur après une chirurgie, une crise cardiaque et une défibrillation ventriculaire. L’équipe de scientifiques continue à étudier ses effets à long terme et sa durabilité dans le corps humain.
L’environnement interne du corps est riche en fluides perturbés par le mouvement mécanique constant du cœur. Cela peut compromettre la fonctionnalité du dispositif au fil du temps.
De plus, les chercheurs ne comprennent pas totalement la façon dont le corps réagit à une exposition prolongée aux dispositifs médicaux. La formation de tissu cicatriciel autour du dispositif après l’implantation peut réduire sa sensibilité.
À cet égard, les chercheurs développent des traitements de surface spéciaux et des revêtements de biomatériaux pour réduire la probabilité de rejet.
Bien que la décomposition du dispositif entraîne une substance non toxique que le corps peut absorber en toute sécurité, appelée acide silicique, il est essentiel d’évaluer la façon dont le corps réagit à une implantation prolongée pour garantir la sécurité et l’efficacité.
Le dispositif devrait arriver sur le marché dans les prochaines années, bien qu’il soit encore en cours d’amélioration et testé dans d’autres concepts, tels qu’un dispositif « portable ».