Des chercheurs du MIT ont mis au point un pansement adhésif inspiré de l’araignée qui adhère en quelques secondes à n’importe quel tissu humain, y compris le cœur ou les poumons. Un scotch révolutionnaire qui permet d’éviter les sutures, sources de cicatrices et d’infections, ou de fixer des mini-implants sur les organes.
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C'est un peu le sparadrap magique : des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont inventé un pansement double-face qui adhère en quelques secondes sur n'importe quel tissu humain et se retire tout aussi facilement. Un adhésif utilisable pour réparer un estomac qui fuit, « scotcher » des implants ou des capteurscapteurs à l'intérieur du corps ou encore servir de patch pour délivrer des médicaments. « Plus de 230 millions d'opérations chirurgicales sont pratiquées dans le monde chaque année, et beaucoup d'entre elles nécessitent des sutures qui peuvent laisser des cicatrices, être douloureuses et entraîner des infections, relève Xuanhe Zhao, professeur en sciences de l'environnement au MIT et principal auteur de l'étude publiée dans Nature décrivant l'invention. Nous proposons ici une approche fondamentalement différente. »
Des colles chirurgicales pas suffisamment performantes
Xuanhe Zhao n'est pas le premier à s'intéresser à la question. Depuis plusieurs années, des chercheurs tentent de créer des colles biologiques, à l'instar de la startup française GeckoGecko Biomedical, qui a développé un gelgel en polymèrepolymère biocompatible activé par un stimulus lumineux. Des chercheurs de l'université d'Arizona ont, eux, mis au point un gel fabriqué à partir d’une protéine de soie purifiée et de nanoparticulesnanoparticules d'or qui se solidifie sous l'action d'un rayon laserlaser. Mais contrairement à la peau extérieure, il est très difficile de faire adhérer des tissus humides du fait de l'interface avec l'eau. Les colles doivent donc « diffuser » à travers la couche de moléculesmolécules d'eau pour atteindre leur cible, ce qui prend plusieurs minutes au moins. De plus, certaines colles peuvent baver ou s'avérer plus ou moins toxiques.
Un pansement transparent, extensible, résistant et biodégradable
Le pansement, imaginé par Xuanhe Zhao et ses collègues, ressemble à s'y méprendre à un sparadrap transparenttransparent classique. Il offre une adhérence très forte y compris sur des surfaces non lisses, se positionne et se retire en un clin d'œil et s'étire jusqu'à 16 fois sa longueur. Pour mettre au point cet adhésif miracle, les chercheurs se sont inspirés de l'araignéearaignée, qui sécrète un liquide collant qu'elle dépose sur la toile pour piéger les insectesinsectes instantanément. Cette colle est constituée de polysaccharidespolysaccharides qui absorbent l'eau, créant un petit morceau de surface sèche qui lui permet d'adhérer.
Le pansement s’applique y compris sur un cœur en train de battre, ou pour réparer une fuite d’air dans le poumon. © Hyunwoo Yuk et al, Nature, 2020
Le scotch développé par l'équipe du MIT est lui aussi composé d'un acideacide polyacrylique super-absorbant (comme ceux utilisés dans les couches pour bébé) greffé avec un groupe esterester nommé hydroxysuccinimide, et d'un biopolymère dégradable (gélatine ou chitosane). « Les groupes acides carboxyliquesacides carboxyliques chargés négativement se gonflent rapidement et assèchent les tissus, le temps que les groupes esters greffés sur le polyacrylique forment des liaisons covalentesliaisons covalentes fortes avec les molécules de la surface des tissus [...] sans qu'il soit nécessaire d'appliquer une pressionpression supplémentaire, décrivent les chercheurs dans leur étude. Après adhésion, le pansement gonflé se transforme en une fine souche d'hydrogelhydrogel composé à 92 % d'eau en volumevolume ». Le tout en cinq secondes chrono. Le biopolymère est lui choisi selon la duréedurée de vie souhaitée : la gélatine se dégrade en quelques jours à quelques semaines, tandis que le chitosane peut durer jusqu'à plusieurs mois.
Réparer une fuite d’air dans la trachée ou fixer un capteur sur le cœur
Testé sur différents organes de porc (peau, intestin, estomac, foie, cœur, poumonspoumons...), le pansement a confirmé son efficacité. « Il est notamment très difficile de procéder à des sutures sur des tissus très fragiles comme les poumons ou l'intestin », indique Hyunwoo Yuk, étudiant au MIT et coauteur de l'étude. Le pansement pourrait également être utilisé pour réparer des lésions post-chirurgicales, fréquentes lors des opérations gastrogastro-intestinales, ou encore pour fixer des microcapteurs sur les organes. Outre les tissus humains, le pansement adhère à divers matériaux, comme la siliconesilicone, le caoutchouccaoutchouc ou le titanetitane. Bien qu'aucune indication de coût ne soit mentionnée dans l'étude, on peut supposer qu'il sera très modeste vu les matériaux employés. Le champ d'applicationsapplications semble donc quasi infini.
Des nanoparticules pour réparer les blessures
Article de Destination Santé publié le 10/01/2014
ABonne nouvelle pour la chirurgiechirurgie réparatrice. En utilisant des nanoparticules, une équipe française a réussi la prouesse de recoller deux morceaux d'organes ayant subi une lésion profonde.
« Dans le domaine de la chirurgie, aucune méthode ne s'avérait jusqu'à présent totalement satisfaisante pour obtenir une adhésion solidesolide entre deux tissus biologiques », explique Ludwik Leibler, directeur de recherche au CNRS. Avec son équipe, il a mis au point une nouvelle technique de cicatrisation innovante. Dévoilée dans la revue Nature, elle utilise les nanoparticules, ces toutes petites molécules qui montrent progressivement leur utilité dans le monde de la médecine.
Le principe est simple : répartir une texturetexture composée de nanoparticules entre deux tissus différents, afin d'obtenir une adhésion très résistante. « Les nanoparticules se lient aux molécules du tissu par un phénomène appelé adsorption », explique le chercheur. Les deux extrémités des tissus se rejoignent alors et gagnent en solidité. Pour en établir la preuve, les chercheurs se sont exercés sur de vrais organes et ont recollé deux morceaux de foie de veau préalablement coupés au scalpel !
Selon les auteurs, cette méthode pourrait déboucher sur le développement de pansements, de patchs ou d'hydrogels en cas de lésions cutanées profondes. Cette solution miracle pourrait être utile dans d'autres domaines. « Les propriétés adhésives des nanoparticules valent pour d'autres produits comme les gels retrouvés dans la gélatine alimentaire, les lentilles de contact, la partie absorbante des couches ou encore certaines prothèsesprothèses mammaires », concluent les chercheurs.
