Des robots minuscules doivent acheminer des médicaments directement dans le cœur
Des chercheurs de l'université Johns Hopkins ont mis au point deux robots de la taille d'un millimètre, conçus pour transporter ensemble des médicaments vers des zones du corps difficiles d'accès. Les premiers essais en laboratoire montrent comment cette technologie pourrait à l'avenir aider à traiter les infections cardiaques.
Une infection de la paroi interne du cœur, appelée endocardite, est difficile à traiter. Les personnes touchées reçoivent souvent des antibiotiques pendant plusieurs semaines. Les médicaments atteignent le cœur par le sang, mais n'atteignent parfois le foyer de l'infection qu'en faible concentration. Dans les cas graves, les médecins doivent opérer. Une équipe de recherche de la Johns Hopkins University aux États-Unis travaille donc sur un traitement plus ciblé.
Deux robots travaillent ensemble
Pour ce faire, les chercheurs ont développé deux millirobots magnétiques. Ils sont à peu près aussi larges qu'une pointe de crayon et aussi longs qu'un grain de riz. Chacun assume une tâche spécifique.
Le premier robot possède une petite aiguille avec des ardillons. Il doit ainsi s'ancrer directement dans le tissu cardiaque infecté. Il sert ensuite de station d'accueil pour le second robot. Ce dernier transporte le médicament jusqu'au foyer de l'infection, se connecte magnétiquement à la station et libère lentement son contenu.
Le système permet également plusieurs administrations de médicaments. Pendant que le premier robot reste ancré dans le tissu, un nouveau module de médicament peut prendre sa place. Les chercheurs souhaitent ainsi administrer des principes actifs de manière répétée au même endroit, sans avoir à poser une nouvelle ancre à chaque fois.
Les champs magnétiques assurent le pilotage
Les robots ne possèdent ni batteries ni moteurs propres. À la place, un système de bobines externe génère des champs électromagnétiques qui contrôlent leurs mouvements. Le principe ressemble à la technologie de champ magnétique d'un appareil d'imagerie par résonance magnétique (IRM).
Dans les essais en laboratoire, l'équipe de recherche a également utilisé un traitement d'image assisté par IA. Il détecte la position des robots et soutient leur navigation automatique. De cette manière, les petits appareils peuvent se déplacer le long de trajectoires prédéfinies.
Les premiers tests montrent ce que les robots peuvent faire
Pour leurs expériences, les chercheurs ont utilisé des modèles de cœur artificiels avec un flux de liquide pulsé. Celui-ci devait reproduire les conditions de circulation dans le cœur. Les robots ont pu se déplacer même à contre-courant du flux sanguin simulé.
D'autres essais ont eu lieu sur des tissus cardiaques de porc prélevés. L'équipe a notamment étudié comment les robots peuvent s'ancrer et se détacher les uns des autres.
Les résultats ont été publiés par l'équipe de recherche dans la revue spécialisée «Advanced Materials Technologies». Dans les conditions testées, l'amarrage magnétique a réussi dans toutes les tentatives. Lors du détachement de la connexion, les chercheurs ont atteint un taux de réussite de 93 pour cent.
Ils ont également étudié l'administration de médicaments. Un module a pu libérer 22 microlitres de liquide, soit 0,022 millilitre, sur une période de trois heures. Des recherches supplémentaires devront montrer si cette quantité est suffisante pour un traitement efficace.
Le chemin vers une utilisation chez l'homme est encore long
Les chercheurs fondent de grands espoirs sur cette technologie. À long terme, elle pourrait réduire considérablement le traitement d'une endocardite et éventuellement éviter certaines opérations à cœur ouvert.
Bhattacharjee estime que des interventions de dix minutes à une heure sont envisageables. Jusqu'à présent, les personnes touchées ont souvent besoin de quatre à six semaines d'antibiotiques. Il s'agit toutefois de prévisions d'avenir. Les expériences menées jusqu'à présent ont eu lieu exclusivement sur des modèles artificiels et des tissus prélevés. Des études supplémentaires devront montrer si la technique fonctionne également de manière fiable dans un cœur vivant et battant et si elle peut combattre les infections.
Ensuite, l'équipe souhaite développer des modèles cardiaques plus réalistes qui reproduisent également les mouvements musculaires d'un vrai battement de cœur. Plus tard, les robots pourraient éventuellement transporter des médicaments vers des tumeurs difficiles d'accès.
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