L’implant auto-alimenté et biorésorbable accélère la guérison osseuse

Le dévouement du Wisconsin envers les Green Bay Packers est une légende. Ce n’est pas juste une autre équipe de la NFL – les Packers affectent tous les aspects de la vie. Ainsi, lorsque le quart-arrière Aaron Rodgers s’est cassé la clavicule en 2017 – alors qu’il jouait contre son grand rival les Vikings du Minnesota, rien de moins – un professeur de science et d’ingénierie des matériaux à l’Université du Wisconsin-Madison (UW-Madison) a pensé qu’il était temps de re- examiner l’utilisation de l’électrostimulation pour guérir les fractures osseuses.

Il faut généralement environ 12 semaines pour qu’une clavicule guérisse complètement, écrit Jason Daley sur la page d’actualités du site Web de l’université. Il est bien connu que l’électricité peut accélérer la guérison des os, « mais le ‘zapping’ des fractures n’a jamais vraiment fait son chemin », écrit-il. La raison en est la procédure, qui consiste à implanter et à retirer chirurgicalement des électrodes à alimentation externe. Le professeur UW-Madison Xudong Wang a inventé un moyen plus pratique d’utiliser l’électricité pour accélérer la guérison des os (mais pas à temps pour aider Rodgers à revenir dans le jeu).

Son dispositif d’électrostimulation pour fractures (FED) est une construction à couche mince en poly(acide lactique-co-glycolique) biorésorbable ou PLA. Une caractéristique clé de l’implantable est qu’il est auto-alimenté par les mouvements du corps.

Pour créer le FED, Wang et son équipe ont commencé avec un nanogénérateur triboélectrique, un dispositif à couche mince avec des surfaces microstructurées qui convertit l’énergie mécanique produite par de minuscules mouvements en énergie électrique, écrit Daley. Le nanogénérateur couplé à une paire d’électrodes distribue le champ électrique à l’os. Une fois l’os cicatrisé, le dispositif se dégrade et se résorbe dans le corps, éliminant ainsi le besoin de l’enlever par chirurgie. La durée de vie du stimulateur dans le corps (de quelques semaines à plusieurs mois) peut être ajustée en ajustant les propriétés du PLA biorésorbable qui recouvre l’appareil.

La technologie a été testée avec succès sur des rats, mais Wang devra faire des recherches supplémentaires sur le processus d’auto-alimentation pour qu’elle fonctionne chez l’homme. « En règle générale, lorsqu’une personne a un os cassé, elle doit restreindre ses mouvements », a expliqué Wang à Daley. « La façon dont un rat se déplace fournit une stimulation constante pour l’appareil, mais pour un os cassé chez un humain qui ne peut pas être déplacé, c’est un problème. »

Une solution consiste à puiser dans d’autres ressources du corps pour alimenter la FED. « Nous pouvons avoir besoin de l’appareil pour répondre à d’autres types de sources mécaniques internes, comme les changements de pression artérielle », a déclaré Wang.

UNE description de la recherche a été publié dans le Actes de l’Académie nationale des sciences le 5 juillet.