Illustration schématique montrant des robots sensoriels bio-inspirés comme des implants intelligents mini-invasifs pour le diagnostic, la stimulation et l'administration de médicaments. UN Un brassard robotisé pour le système vasculaire. Le mouvement de torsion fournit un enfermement physique autour d'un vaisseau sanguin pour une détection précise de la pression artérielle et un soutien structurel. B Un patch robotique pour l'interface épicardique. Le mouvement de préhension permet un contact doux avec un cœur battant sans effort résiduel, pour fournir une quantification en temps réel de la contractilité et de la température cardiaques, ainsi que de l'électrothérapie. C Un robot ingérable pour le système digestif. Cette transition structurelle de la forme d'une pilule miniaturisée à un cerceau expansé en 3D permet un séjour prolongé à l'intérieur de l'estomac pour assurer à la fois la détection du pH et l'administration du médicament. D Une pince robotique pour le contrôle de la vessie. Le mouvement adaptatif de préhension d'une vessie permet un suivi précis du volume de la vessie et une stimulation ciblée pour le traitement des troubles urologiques. Crédit: Communications naturelles (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-48903-z
Des scientifiques de l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill ont créé des robots souples innovants équipés de peaux électroniques et de muscles artificiels, leur permettant de ressentir leur environnement et d'adapter leurs mouvements en temps réel, selon un article intitulé “Robots sensoriels inspirés de la peau pour l'électronique”. Implants”, dans Communications naturelles.
Dans leurs recherches, les robots sont conçus pour imiter la façon dont les muscles et la peau travaillent ensemble chez les animaux, ce qui les rend plus efficaces et plus sûrs à utiliser à l'intérieur du corps. L'e-skin intègre divers matériaux de détection, tels que des nanofils d'argent et des polymères conducteurs dans une base flexible, ressemblant étroitement aux fonctions sensorielles complexes de la vraie peau.
“Ces robots mous peuvent effectuer une variété de mouvements bien contrôlés, notamment la flexion, l'expansion et la torsion dans des environnements biologiques”, a déclaré Lin Zhang, premier auteur de l'article et chercheur postdoctoral au Département des sciences physiques appliquées de Caroline. “Ils sont conçus pour s'attacher doucement aux tissus, réduisant ainsi le stress et les dommages potentiels. Inspirés par des formes naturelles comme les étoiles de mer et les cosses, ils peuvent transformer leurs structures pour effectuer différentes tâches efficacement.”
Ces fonctionnalités rendent les robots sensoriels souples hautement adaptables et utiles pour améliorer les diagnostics et les traitements médicaux. Ils peuvent changer de forme pour s'adapter aux organes pour une meilleure détection et un meilleur traitement ; sont capables de surveiller en continu les conditions internes, comme le volume de la vessie et la tension artérielle ; fournir des traitements, tels que la stimulation électrique, basés sur des données en temps réel ; et peut être avalé pour surveiller et traiter les affections de l'estomac.
Un robot ingérable capable de résider dans l'estomac, appelé thera-gripper, peut surveiller les niveaux de pH et administrer des médicaments sur une période prolongée, améliorant ainsi les résultats du traitement des affections gastro-intestinales. Le Thera-gripper peut également se fixer doucement sur un cœur battant, surveillant en permanence l'activité électrophysiologique, mesurant la contraction cardiaque et fournissant une stimulation électrique pour réguler le rythme cardiaque.
Une pince robotique conçue pour s'enrouler autour de la vessie d'une personne peut mesurer son volume et fournir une stimulation électrique pour traiter la personne hyperactive, améliorant ainsi les soins aux patients et l'efficacité du traitement. Un brassard robotique qui s’enroule autour d’un vaisseau sanguin peut mesurer avec précision la pression artérielle en temps réel, offrant ainsi une solution de surveillance non invasive et précise.
“Des tests sur des souris ont démontré la capacité du thera-gripper à remplir ces fonctions efficacement, démontrant ainsi son potentiel en tant qu'implant cardiaque de nouvelle génération”, a déclaré Zhang.
Le Bai Lab a collaboré à l'étude avec des chercheurs de l'UNC-Chapel Hill du Département de biologie ; Département de génie biomédical ; Département de Chimie; Département commun de génie biomédical et McAllister Heart Institute ; Université d'État de Caroline du Nord ; et Weldon School of Biomedical Engineering de l’Université Purdue.
Le succès des chercheurs sur des modèles animaux vivants suggère un avenir prometteur pour ces robots dans des applications médicales réelles, révolutionnant potentiellement le traitement des maladies chroniques et améliorant les résultats pour les patients.
« Cette approche innovante de la conception de robots élargit non seulement la portée des dispositifs médicaux, mais met également en valeur le potentiel de progrès futurs dans l'interaction synergique entre les robots implantables mous et les tissus biologiques », a déclaré Wubin Bai, chercheur principal de la recherche et professeur adjoint de Caroline. “Nous visons une biocompatibilité et une stabilité à long terme dans des environnements physiologiques dynamiques.”
Plus d'information:
Lin Zhang et al, Robots sensoriels inspirés de la peau pour implants électroniques, Communications naturelles (2024). DOI : 10.1038/s41467-024-48903-z
Fourni par l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill
Citation: Des chercheurs créent des robots sensoriels inspirés de la peau pour fournir un traitement médical (10 juin 2024) récupéré le 10 juin 2024 sur
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