Ces bioingénieurs de l’Université technique de Munich (TUM) ont conçu, à l’aide de la technologie d'impression 4D, des électrodes auto-pliantes pour l'interfaçage des petits nerfs. Au contact de l'humidité, ces électrodes se plient et s'enroulent automatiquement autour des nerfs les plus fins et permettent de stimuler ces nerfs mais aussi de mesurer les signaux nerveux, ce qui ouvre de nombreuses applications, dont la lutte contre la douleur neuropathique.
Le système nerveux contrôle nos mouvements par des impulsions électriques. Ceux-ci passent de cellule nerveuse en cellule nerveuse jusqu'à ce que finalement, par exemple, une contraction musculaire soit déclenchée. Les cellules nerveuses peuvent également être stimulées artificiellement, déclenchant les nerfs via des impulsions de courant via des électrodes appliquées ou implantées. La stimulation des nerfs périphériques est utilisée, par exemple, pour traiter les douleurs chroniques ou l'apnée du sommeil. D’autres applications cliniques permettent de stimuler le nerf vague pour traiter la dépression et l'épilepsie.
En comparaison, la stimulation de nerfs fins comme des cheveux est plus complexe, et nécessite des électrodes réalisées avec finesse et précision. L'insertion et la fixation de l'électrode aux nerfs dans la gamme micrométrique sont également plus complexes. La technologie 4D qui permet de faire changer de forme un objet en 3D une fois imprimé, sous l'effet de la température, de la lumière ou de l’humidité, permet de concevoir des microélectrodes capables de se connecter aux nerfs les plus fins.
L'impression 4D ouvre la porte à une stimulation plus fine
L'étude : l’équipe de la TUM a développé ces électrodes imprimées en 4D qui s'enroulent autour de nerfs ultra-minces lorsqu'elles sont insérées dans des tissus humides. L'électrode est initialement fabriquée à l'aide de la technologie d'impression 3D, puis l’humidité détermine l’adaptation flexible de la forme, du diamètre et d'autres caractéristiques. La gaine extérieure de l'électrode comprend un hydrogel biocompatible qui gonfle au contact de l'humidité. Le matériau à l'intérieur est souple mais ne gonfle pas. Cette configuration amène les électrodes à s'enrouler automatiquement autour des nerfs lorsqu'elles sont exposées à l'humidité des tissus. Le revêtement en titane-or à l'intérieur des électrodes, transmet des signaux électriques entre les électrodes et les fibres nerveuses.
« Ce contact avec les nerfs permet à la fois de stimuler les nerfs et de mesurer les signaux nerveux avec les électrodes », explique l’un des auteurs principaux, le Dr Bernhard Wolfrum, professeur de neuroélectronique à l'Institut de génie biomédical de Munich de la TUM.
Une stimulation nerveuse de précision : au-delà de cette application de stimulation nerveuse contre la douleur, la technologie promet toute une variété d'applications biomédicales : par exemple, des implants améliorés pour l'apnée du sommeil, qui vont stimuler sélectivement uniquement les muscles qui font avancer la langue.
Une première preuve de concept vient d’être apportée sur l’animal.
Source: TUM 17 July, 2023 4D printing for nerve stimulation
