Osseosurface Electronics capture des données osseuses en temps réel

Des chercheurs de l’Université de l’Arizona ont développé des capteurs pour surveiller la santé des os en temps réel. Appelés électroniques d’ostéosurface, les dispositifs minces sont attachés à l’os et fournissent des données continues, une amélioration substantielle par rapport à l’imagerie périodique des os.

Pour les patients qui ont subi un traumatisme ou une intervention chirurgicale ou qui sont à risque de fracture, une image précise de la santé des os est généralement obtenue par des radiographies ou d’autres modalités d’imagerie. Mais ces images ne fournissent qu’un instantané statique de la santé des os et comportent des risques et des inconvénients. L’appareil d’UA pourrait offrir des informations continues sur la santé des os d’un patient, évitant potentiellement les retards de rééducation ou l’exacerbation de la maladie. Le dispositif pourrait également être utilisé dans des essais cliniques pour évaluer l’efficacité de traitements.

Profil mince pour os

Un appareil mince et sans fil, la biointerface mesure environ 200 microns d’épaisseur, semblable à une feuille de papier, avec de l’électronique apposée, a déclaré Philipp Gutruf, professeur adjoint de génie biomédical et chercheur Craig M. Berge au collège d’ingénierie de l’UA. Ce profil mince permet au dispositif d’être placé contre un os sans affecter le tissu musculaire adjacent et sans risque de migration du dispositif.

« Ces appareils ne nécessitent pas de batterie – nous les alimentons sans fil afin qu’ils puissent être rendus vraiment, vraiment minces », a déclaré Gutruf. « [This] signifie que vous pouvez les stratifier directement sur l’os et extraire des marqueurs importants de la santé des os tels que la résistance des os [and] la température très localisée avec une précision au millikelvin qui nous permet de regarder l’inflammation, et vous pouvez fournir une photothérapie.

Les patients ayant subi une chirurgie orthopédique ou ayant subi des traumatismes ou des fractures pourraient être suivis régulièrement pour évaluer l’impact de la rééducation ou de la thérapeutique. Le dispositif pourrait également aider à la gestion des patients à risque de fractures dues à l’ostéoporose.

Mesurer la flexibilité dans l’os

Les jauges de force de l’appareil surveillent le mouvement des os en tant qu’indicateur de santé. « Quand vous mettez une charge sur un os, il se déforme », a déclaré Gutruf. «Avec les capteurs, nous pouvons voir à quel point l’os se déforme. La déformation osseuse est différente lorsque l’os est blessé par rapport à lorsqu’il est en bonne santé, et si vous souffrez d’une maladie chronique comme l’ostéoporose, vous pouvez voir la progression de la maladie en regardant comment l’os se déforme pendant que vous vous déplacez.

Recherche exploratoire et thérapeutique

Gutruf a expliqué que l’appareil a de nombreuses applications futures, notamment la surveillance de la santé des os chez les patients humains, pour mieux comprendre la guérison osseuse, dans des études exploratoires et dans des modèles animaux pour évaluer l’efficacité d’un traitement pharmaceutique ou d’une technologie implantaire. « Il n’existe actuellement aucun outil nous permettant d’obtenir des données en direct sur la santé des os », a déclaré Gutruf. « Les patients bénéficieraient considérablement si vous disposiez d’un appareil qui fournit des informations en temps réel sur la façon dont votre os se préforme même sous charge. »

Le dispositif, ou biointerface musculo-squelettique, a été apposé sur la surface externe de l’os dans une étude sur un modèle animal à grande échelle récemment publiée dans Communication Nature. Grâce à la composition de l’appareil en céramique de phosphate de calcium, le capteur se développe dans l’os plutôt que de se détacher dans le cadre du processus de remodelage naturel des os. « Nous voulons une longue interface stable avec l’os afin d’extraire des informations sur la santé des os sur de longues périodes de temps », a déclaré Gutruf. « C’est un défi parce que tout ce que vous collez à l’os va tomber après une période de temps parce que vous avez un renouvellement cellulaire. » Généralement, les dispositifs attachés à l’os sont expulsés en quelques semaines.

Les données de l’appareil sont accessibles avec un smartphone ou un lecteur spécifique, qui fournit également de l’énergie.