Adhésifs Cuticulaires Inspirés de la Nature : Une Révolution dans les Dispositifs Médicaux
Les adhésifs cuticulaires inspirés de la biologie représentent une alternative prometteuse aux patchs médicaux traditionnels basés sur des colles chimiques. Ces derniers peuvent provoquer divers effets indésirables sur la peau en raison des substances chimiques qu’ils contiennent.
Une Innovation Inspirée par les Céphalopodes
Des chercheurs de KAUST ont conçu une méthode rapide et économique pour fabriquer des patchs médicaux dotés de « ventouses miniaturisées inspirées des pieuvres » (AMOS). Ces patchs sont non seulement réutilisables et flexibles, mais également biocompatibles et respirants, tout en ayant la capacité de surveiller les signes vitaux.
Les patchs sont fixés à l’aide d’un électrode capable de surveiller divers types de biosignaux.
Les Limites des Adhésifs Traditionnels
Les adhésifs cuticulaires classiques, tels que les bandes médicales, peuvent causer des blessures cutanées en raison de leurs matériaux réactifs. En revanche, les adhésifs basés sur la succion, qui imitent les méthodes d’attachement d’animaux comme les pieuvres, les grenouilles et les geckos, adhèrent généralement bien à la peau. Cependant, les techniques conventionnelles pour créer ces structures minuscules sont coûteuses et limitent leur personnalisation, ce qui les rend moins adaptées à une utilisation généralisée.
Le Rôle de l’Impression 3D
L’impression 3D est devenue essentielle pour améliorer les dispositifs attachables à la peau, car elle permet une personnalisation rapide et abordable. Bien que des progrès aient été réalisés dans la création de biomatériaux imprimables en 3D pour les adhésifs cuticulaires utilisés en diagnostic et en thérapie, l’exploration du potentiel d’impression 3D de structures adhésives miniaturisées inspirées de la nature reste encore peu étudiée.
Une Technique d’Impression 3D Hybride
Dans cette étude, les scientifiques ont utilisé une approche d’impression 3D hybride rapide pour concevoir un patch cutané perméable avec des ventouses miniaturisées inspirées des pieuvres. Leur technique d’impression, la stéréolithographie, a permis d’atteindre la précision nécessaire pour fabriquer des patchs AMOS.
Cette méthode utilise un laser ultraviolet pour créer un moule en résine contenant de petites dômes et des lignes ondulées. Ce moule est ensuite utilisé pour produire un patch AMOS à partir d’un polymère biocompatible appelé polydiméthylsiloxane (PDMS), qui possède une certaine adhérence naturelle.
Tests et Résultats
Les chercheurs ont testé leurs patchs (avec des ventouses de différentes tailles et motifs) et ont découvert que des ventouses de 200 micromètres de large offraient la meilleure adhésion. Les rainures ondulées du patch permettent à l’humidité de s’échapper, rendant le matériau très respirant.
Aljawharah A. Alsharif, doctorante sous la direction d’El-Atab, a déclaré : « Lorsque le patch est légèrement pressé sur la peau, les ventouses créent un vide, assurant une adhésion sécurisée même dans des conditions cutanées variées telles que des surfaces sèches, humides ou poilues. Ce mode d’adhésion permet également de réappliquer le même patch plusieurs fois, ce qui le rend utile pour un suivi de santé à long terme. »
Applications Pratiques
Pour les tests, les scientifiques ont fixé le patch sur la poitrine poilue d’un volontaire masculin pendant qu’il pédalait sur un vélo d’exercice, dans le but de surveiller les signaux électrocardiographiques (ECG) du sujet.
« Le même patch pourrait également être placé sur différentes parties du corps pour enregistrer des électromyogrammes (EMG) — qui mesurent la réponse musculaire — et des électrooculogrammes (EOG) pour surveiller les mouvements oculaires, » ont noté les scientifiques.
Alsharif a ajouté : « La polyvalence du patch AMOS lui permet de fonctionner efficacement pour différents types de mesures de biosignaux simultanément, démontrant ainsi son large éventail d’applications et son efficacité dans le domaine biomédical. Il peut également être réutilisé plusieurs fois sans perte significative d’adhésion. »
Perspectives d’Avenir
Les chercheurs envisagent d’appliquer les patchs AMOS à d’autres mesures, y compris la température, le glucose et les niveaux de stress. Des essais cliniques approfondis permettront de valider leur efficacité dans des applications médicales réelles.
Référence de l’Étude
- Alsharif, A.A., Syed, A.M., Li, X., Alsharif, N.A., Lubineau, G. & El-Atab, N. Impression 3D hybride d’un biopatch flexible auto-adhésif inspiré de la nature pour la détection multi-biosignal. Advanced Functional Materials 2406341 (2024). DOI: 10.1002/adfm.202406341
