Des avancées biomédicales grâce à l'utilisation du graphène

Publié par Redbran le 27/12/2018 à 14:00
Source: © Union européenne, [2018] / CORDIS

La demande croissante dans le domaine des services de santé crée un besoin en termes de solutions innovantes. Le graphène ouvre la voie grâce à des technologies capables de détecter, traiter et gérer les maladies du système nerveux à l'aide d'implants neuronaux.

Substance la plus fine, la plus forte, mais aussi la plus légère qui soit, le graphène (Cet article ne doit pas être confondu avec l’article graphème.) est imperméable aux molécules et peut être modifié chimiquement. En plus de leur grande surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) et de leur biocompatibilité, ces propriétés uniques font du graphène un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) de départ très prometteur pour de nombreuses applications biomédicales.

Le Work Package du Graphene Flagship intitulé Biomedical Technologies, dirigé par les professeurs Kostas Kostarelos du Laboratoire de nanomédecine de l'Université de Manchester (L'université de Manchester (University of Manchester) est une université anglaise...) (Royaume-Uni) et Jose A Garrido de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) catalan de nanoscience et nanotechnologie (Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l'ensemble des...) (Espagne), s'intéresse à l'utilisation du graphène et des matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) apparentés au graphène dans la conception de dispositifs à implants neuronaux pour l'enregistrement et la stimulation (Une stimulation est un événement physique ou chimique qui active une ou plusieurs...) de l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) électrique, associés à l'administration localisée de médicaments. Comme l'explique le professeur Kostarelos: "L'objectif de ce Work Package est de développer la prochaine génération d'implants neuronaux combinant des fonctionnalités d'enregistrement et de stimulation avec des capacités thérapeutiques."

Les implants neuronaux sont apparus comme une approche prometteuse pour la détection, la surveillance et le traitement (par stimulation électrique) de nombreux troubles moteurs (Un moteur est un dispositif transformant une énergie non-mécanique (éolienne, chimique,...) et sensoriels du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des...) central et périphérique. Ces implants servent (Servent est la contraction du mot serveur et client.) d'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface...) entre le tissu nerveux, les fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se...) nerveuses ou les neurones individuels et les dispositifs externes, utilisés pour enregistrer, surveiller et stimuler l'activité cérébrale afin d'intervenir au niveau des fonctions du système nerveux central.

Des dispositifs innovants à base de graphène

Les activités de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) de scientifiques européens de renom impliqués dans ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a...) du Graphene Flagship se sont concentrées sur l'ingénierie (L'ingénierie désigne l'ensemble des fonctions allant de la conception et des études à la...) des matériaux, la technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) et les fonctionnalités des implants pour des applications dans les domaines de la neurologie (La neurologie est la discipline médicale clinique qui étudie l'ensemble des maladies du...), de l'ophtalmologie (L’ophtalmologie est la branche de la médecine chargée du traitement des maladies...) et de la chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les...). Leur objectif est de mettre en œuvre ces dispositifs pour le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de...) et le traitement de diverses maladies telles que l'épilepsie, la maladie de Parkinson (La maladie de Parkinson est une maladie neurologique chronique affectant le système nerveux...), la cécité (La cécité est l'état d'une personne privée de la vue. Le terme cécité...), la polyarthrite rhumatoïde (La polyarthrite rhumatoïde (PR) est la cause la plus fréquente des polyarthrites...) et le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes...).

Le graphène est un substrat polyvalent qui peut prendre de nombreuses formes avec des propriétés différentes, et s'avère excellent pour générer des matériaux 2D susceptibles d'être utilisés dans des dispositifs d'enregistrement et de stimulation. La conductivité électrique (La conductivité électrique est l'aptitude d'un matériau à laisser les charges électriques se...) et la flexibilité des nanofeuilles de graphène monocouches facilitent grandement l'enregistrement de l'activité électrique dans le tissu nerveux, avec une grande fidélité.

Pour la stimulation électrique du système nerveux – comme dans le cas des patients atteints de la maladie (La maladie est une altération des fonctions ou de la santé d'un organisme vivant, animal...) de Parkinson qui ne répondent pas à la lévodopa – les scientifiques ont opté pour une faible teneur en oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) de graphène. L'oxyde de graphène produit des substrats nanométriques à la fois souples et poreux, capables de fournir une stimulation plus longue. Les partenaires de ce Work Package étudient cette technologie afin de développer un implant rétinien pour les personnes ayant perdu la vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) à cause d'une maladie rétinienne. Une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil...) recueille des images de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et...) et les convertit sous forme de stimulations électriques, transmises par des microélectrodes en graphène.

De plus, les caractéristiques ajustables du graphène en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de...) et sa capacité à être fonctionnalisé avec de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) peuvent être exploitées pour l'administration de médicaments. Les médicaments anti-inflammatoires, les neurotransmetteurs ou les attracteurs neuronaux sont liés à des feuilles de graphène revêtues d'hydrogel et libérés à des vitesses différentes lors de l'implantation (Le mot implantation peut avoir plusieurs significations :).

L'avenir du graphène dans le domaine biomédical

La recherche sur l'utilisation du graphène et des matériaux 2D pour les applications biomédicales se développe dans divers domaines, des dispositifs portables de suivi médical à l'administration de médicaments en passant par les diagnostics de cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement...). Les travaux de recherche du Work Package intitulé Biomedical Technologies sont basés sur les propriétés extraordinaires du graphène, qui en font un candidat idéal (En mathématiques, un idéal est une structure algébrique définie dans un anneau....) pour l'enregistrement et la stimulation des tissus nerveux dans le cas de pathologies comme la maladie de Parkinson et l'épilepsie.

"Le graphène ouvre indéniablement la voie à de nouveaux diagnostics et traitements, et contribue à améliorer la qualité de vie (La qualité de vie d’une population est un enjeu majeur en sciences économiques et...) de millions de patients dans le monde (Le mot monde peut désigner :)", conclut le professeur Kostarelos. Se tournant vers l'avenir, il souligne que "la collaboration avec l'industrie est essentielle pour guider les innovations et orienter les efforts de recherche vers des applications offrant les perspectives les plus prometteuses possibles sur le plan commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.)".
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