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Grâce à un nanogénérateur flexible, des chercheurs de l'Institut supérieur coréen des sciences et technologies sont parvenus à alimenter un stimulateur cardiaque implanté sur un rat. Le système produit l’énergie à partir des mouvements des muscles. Il ne pourrait pas remplacer complètement la batterie d’un pacemaker mais au moins prolonger sa durée de vie qui est actuellement d'environ sept ans. © KAIST
Désormais très répandus et implantés à des millions de patients souffrant d'arythmie, les stimulateurs cardiaques, ou pacemakers, ont un inconvénient qui n'a pas encore été surmonté : la batterie qui les alimente offre au mieux sept ans d'autonomieautonomie. Il faut ensuite en repasser par un acte chirurgical. Des interventions certes bien maîtrisées mais qui sont de plus en plus éprouvantes et risquées à mesure que l'âge des patients avance.
Les scientifiques planchent depuis longtemps sur des solutions pour augmenter la duréedurée de vie des batteries de ces pacemakers, voire pour les alimenter par un minuscule générateur interne. Justement, une équipe réunissant des chercheurs de l'Institut supérieur coréen des sciences et technologies (KAIST) et de l'hôpital Severance de l'université de Yonsei vient de réaliser une avancée prometteuse. Ils ont mis au point un stimulateur cardiaquestimulateur cardiaque artificiel alimenté de façon semi-permanente par les mouvementsmouvements des muscles.
Cette vidéo montre le nanogénérateur piézoélectrique flexible en action. Relié au pacemaker installé sur le cœur du rat, il produit de l’énergie à chaque flexion appliquée par le chercheur. À terme, le système pourrait être implanté directement dans le corps, sur des muscles, et alimenter un stimulateur, voire d’autres types d’implants. © KAIST
Pas encore testé sur l’Homme
Leurs travaux ont été présentés dans un article scientifique publié par la revue Advanced Materials. Le système d'alimentation repose sur un nanogénérateur piézoélectrique flexible réalisé à partir d'un film semiconducteursemiconducteur. L'idée de la piézoélectricitépiézoélectricité n'est pas nouvelle. Rappelons qu'un matériaumatériau piézoélectrique produit de l'électricité lorsqu'il subit une contrainte mécanique (et inversement). En 2012, une équipe de l'université du Michigan avait montré un prototype de pacemaker capable de s'alimenter avec les battements du cœur. En 2010, déjà, des chercheurs de l'université de Princeton avait montré un système semblable pour alimenter un pacemaker. Le matériau piézoélectrique était le PZT (ou titano-zirconate de plombplomb), adhérant sur une base souple en silicone.
Le modèle du KAIST utilise un matériau similaire, un monocristal de PMN-PT (plomb, magnésiummagnésium, niobate de lithiumlithium-titanate de plomb) fabriqué par iBULe Photonics. Le pacemaker autoalimenté a été testé sur un rat vivant dont le cœur était stimulé par l'électricité produite grâce à ses mouvements. Le dispositif a pu produire jusqu'à 8,2 voltsvolts et 0,22 milliampère à partir des mouvements de flexion du nanogénérateur. Implanté dans le corps d'une personne sur des muscles, ce système pourrait non pas alimenter totalement mais au moins allonger la durée de vie d'un pacemaker cardiaque. Cela permettrait de réduire le nombre d'interventions chirurgicales au cours de la vie du patient.
« Le nanogénérateur piézoélectrique flexible pourrait également être utilisé comme une source électrique pour divers dispositifs médicaux implantables », ajoute le professeur Keon Jae Lee du département de science des matériaux et ingénierie du KAIST. Reste que ce nanogénérateur n'a pas encore été testé sur l'Homme. Un travail de développement supplémentaire sera sans doute nécessaire avant de pouvoir passer à des essais cliniques. Mais ces premiers résultats sont tout à fait encourageants.
