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 plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) 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 pour en faire des objets. C'est donc une matière de base...) 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 (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment...) de Manchester (Royaume-Uni) et Jose A Garrido de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics...) catalan de nanoscience et nanotechnologie (Les nanosciences et nanotechnologies (NST) peuvent être définies a minima comme l'ensemble des études et des procédés de fabrication et de manipulation de structures, de dispositifs et de...) (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 faire des objets.) 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 cellules réceptrices de l'organisme. La cellule traduit la stimulation par un potentiel d'action, qui est transmis par les nerfs...) 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, électrique, thermique par exemple) en une énergie mécanique...) et sensoriels du système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière, etc. Il coordonne les mouvements musculaires, contrôle le...) 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 désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour pouvoir fonctionner correctement.) entre le tissu nerveux, les fibres (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) 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 produire et de développer les connaissances...) de scientifiques européens de renom impliqués dans ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) 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 responsabilité de la construction et au contrôle des équipements d'une installation technique...) 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 système nerveux, et en particulier du cerveau. Cette spécialité médicale s'est séparée de la...), de l'ophtalmologie (L’ophtalmologie est la branche de la médecine chargée du traitement des maladies de l’œil et de ses annexes. C’est une spécialité médico-chirurgicale.) et de la chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin spécialisé dans cette discipline est un chirurgien. Un acte...). Leur objectif est de mettre en œuvre ces dispositifs pour le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση,...) 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 central responsable de troubles essentiellement moteurs d'évolution...), la cécité (La cécité est l'état d'une personne privée de la vue. Le terme cécité vient du mot latin cæcus, aveugle. La cécité est une maladie de l'oeil qui touche un grand...), la polyarthrite rhumatoïde et le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes (polyurie). Le mot « diabète » vient du grec ancien dia-baïno, qui signifie « passer au travers »...).

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 déplacer librement, autrement dit à permettre le passage du courant électrique.) 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 ou végétal.) 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 électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.) 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 l'interprétation des rayonnements lumineux.) à cause d'une maladie rétinienne. Une caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) recueille des images de l'environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les...) 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 particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. ...) et sa capacité à être fonctionnalisé avec de l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de symbole O et de numéro atomique 8.) 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 importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle...). 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. Les idéaux généralisent de façon...) 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 en science politique. On utilise les notions proches d’utilité et de bien-être. Elle est mesurée par de...) 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.)".
Page générée en 4.069 seconde(s) - site hébergé chez Amen
Ce site fait l'objet d'une déclaration à la CNIL sous le numéro de dossier 1037632
Ce site est édité par Techno-Science.net - A propos - Informations légales
Partenaire: HD-Numérique