Des avancées prometteuses émergent de recherches au MIT, où des dispositifs électroniques microscopiques sans fil peuvent cibler des régions spécifiques du cerveau, fournissant une stimulation électrique. Ce développement pourrait transformer le traitement de nombreuses maladies neurologiques, rendant certaines interventions médicales moins invasives et plus accessibles.
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont conçu des dispositifs électroniques microscopiques, sans fil, capables de circuler dans le système sanguin et de s’implanter dans des zones précises du cerveau. Une fois situés, ces dispositifs peuvent fournir une stimulation électrique.
Une équipe du MIT a développé une bioélectronique microscopique et sans fil, capable de se déplacer dans le système circulatoire et de se positionner de manière autonome dans une zone précise du cerveau, permettant un traitement ciblé.
Dans une étude sur des rats, décrite dans un communiqué, les chercheurs ont démontré qu’après injection, ces minuscules implants peuvent se rendre à une zone spécifique du cerveau sans intervention humaine.
Une fois arrivés, ils peuvent recevoir une alimentation sans fil pour fournir une stimulation électrique à l’emplacement exact. Ce type de stimulation, appelé neuromodulation, montre un potentiel pour traiter des tumeurs cérébrales et des maladies telles qu’Alzheimer et la sclérose en plaques.
De plus, ces dispositifs électroniques, intégrés à des cellules biologiques vivantes avant injection, échappent aux attaques du système immunitaire et peuvent traverser la barrière hémato-encéphalique sans l’endommager, préservant ainsi sa protection essentielle pour le cerveau.
Source : MIT News
Dénommée circulatrónica, cette technologie a été démontrée pour cibler l’inflammation cérébrale, un facteur majeur dans l’évolution de plusieurs maladies neurologiques.
Les chercheurs ont prouvé que ces implants peuvent offrir une neuromodulation locale avec une très grande précision. Ces implants biocompatibles n’endommagent pas les neurones environnants.
Deblina Sarkar, professeure associée au MIT Media Lab et au MIT Center for Neurobiological Engineering, responsable du Nano-Cybernetic Biotrek Lab et auteure principale de l’étude, note que les implants cérébraux traditionnels nécessitent des interventions chirurgicales délicates et des coûts médicaux élevés.
En revanche, la technologie circulatrónica pourrait rendre ces traitements plus accessibles, éliminant le besoin de chirurgie.
MIT associe les puces aux cellules
Développés pendant plus de six ans par l’équipe, ces dispositifs électroniques, mesurant environ un milliard de fois la longueur d’un grain de riz, sont constitués de couches de polymères semi-conducteurs organiques entre des couches métalliques, créant une hétérostructure électronique.
Fabriqués dans les installations du MIT.nano, ils sont ensuite intégrés à des cellules vivantes. Pour ce faire, les chercheurs extraient les dispositifs du chip en silicium où ils sont créés, les laissant flotter dans une solution. Ensuite, une réaction chimique les lie aux cellules.
Dans cette nouvelle étude, ils ont fusionné l’électronique avec un type de cellule immunitaire appelé monocyte, qui se dirige vers des zones d’inflammation dans l’organisme.
Un colorant fluorescent a également été appliqué pour suivre les dispositifs alors qu’ils traversaient la barrière hématoencéphalique intacte et s’auto-implantaient dans la zone cible du cerveau.
Bien que cette étude se concentre sur l’inflammation cérébrale, les chercheurs envisagent d’utiliser différents types de cellules et de les modifier afin d’atteindre des régions spécifiques du cerveau.
En combinant « la flexibilité de l’électronique avec la capacité de transport biologique et de détection biochimique des cellules vivantes », les dispositifs de circulatrónica sont extrêmement petits et offrent une précision bien supérieure à celle des électrodes classiques.
De plus, leur taille réduite permet aux dispositifs biocompatibles de coexister avec les neurones sans provoquer d’effets indésirables. Lors de divers tests de biocompatibilité, les chercheurs ont conclu que la circulatrónica peut s’intégrer en toute sécurité entre les neurones, sans affecter les processus cérébraux liés à la cognition ou au mouvement.
Une fois les dispositifs implantés dans la zone ciblée, un clinicien ou un chercheur utilise un émetteur externe pour fournir des ondes électromagnétiques, sous forme de lumière infrarouge proche, afin d’alimenter la technologie et de permettre la stimulation électrique des neurones.
Petit dispositifs, grand potentiel
Actuellement, le laboratoire de Deblina Sarkar travaille au développement de cette technologie pour traiter diverses maladies, comprenant le cancer cérébral, la maladie d’Alzheimer et la douleur chronique.
Cependant, la taille réduite et l’auto-implantation des dispositifs de circulatrónica pourraient les rendre appropriés pour traiter des cancers cérébraux comme le glioblastome, ainsi que d’autres troubles cérébraux et mentaux.
Les chercheurs espèrent passer aux essais cliniques dans trois ans via la nouvelle startup Cahira Technologies.
En attendant, l’équipe explore l’intégration de circuits nanoélectroniques supplémentaires dans les dispositifs, afin de permettre des fonctionnalités telles que la détection, l’analyse des données directement sur la puce, et même la création de neurones électroniques synthétiques.