Stimulation nerveuse avec des minicellules solaires implantables
Une équipe de recherche internationale a développé et testé avec succès un concept dans lequel les nerfs sont stimulés par des impulsions lumineuses. Cette méthode présente des avantages considérables pour la médecine et ouvre un large éventail d’applications possibles.
Stimuler les nerfs avec des impulsions lumineuses
Cette technologie, qui permet d’utiliser des implants d’un type entièrement nouveau pour stimuler les cellules nerveuses, a été mise au point par des chercheurs de l’Université de technologie de Graz (TU Graz), de l’Université de médecine de Graz (Med Uni Graz), de l’Université de Zagreb et du CEITEC tchèque.
Cette technologie repose sur des pigments de couleur issus de l’industrie alimentaire, tels que ceux utilisés dans les cellules solaires organiques. Ces pigments sont déposés en phase vapeur pour former une couche de quelques nanomètres d’épaisseur seulement, où ils convertissent la lumière en charge électrique, comme dans les cellules solaires organiques.
Les cellules nerveuses qui adhèrent au film (remarque : elles sont d’abord déposées à la pipette sur le film et s’y développent) réagissent à cette charge et émettent à leur tour des impulsions électriques avec lesquelles elles stimulent d’autres cellules nerveuses.
Les chercheurs ont maintenant pu démontrer ce processus pour la première fois dans des expériences de biologie cellulaire. Des cellules nerveuses cultivées directement sur ce film ont été stimulées par plusieurs flashs lumineux de quelques millisecondes chacun à une longueur d’onde de 660 nanomètres (lumière rouge) et ont réagi comme prévu. Elles ont généré ce qu’on appelle des potentiels d’action, qui sont essentiels à la communication entre les cellules nerveuses.
Des électrodes métalliques aux films souples
L’auteur correspondant, Theresa Rienmüller, de l’Institut d’ingénierie des soins de santé de la TU Graz, mentionne un changement de paradigme : « contrairement à l’électrostimulation habituelle par électrodes métalliques, nos films pigmentaires représentent une toute nouvelle façon de stimuler les cellules nerveuses. »
Ces films sont si fins qu’ils peuvent être implantés facilement. Pendant le traitement, les cellules nerveuses sont ensuite irradiées par de la lumière rouge, qui peut pénétrer profondément dans le corps sans causer de dommages.
« Nous pensons que les traitements à court terme peuvent conduire à des effets thérapeutiques à long terme. Ces expériences font actuellement l’objet de recherches », explique Rainer Schindl, électrophysiologiste et superviseur de ce projet.
À l’avenir, il ne sera donc plus nécessaire de recourir à des câblages complexes, ce qui réduira le risque d’infection après des procédures invasives, car plus aucun tube ou câble ne sortira du corps vers l’extérieur. Grâce à leur nature organique, ces films pigmentaires sont extrêmement bien tolérés par les cellules humaines et animales.
Des domaines d’application multiples
Les chercheurs voient des applications possibles dans les cas de lésions cérébrales graves. Dans ce cas, la stimulation des cellules nerveuses peut accélérer le processus de guérison et prévenir les complications en « empêchant les cellules nerveuses de mourir », explique le premier auteur, Tony Schmidt.
Les chercheurs voient également un potentiel dans d’autres lésions neurologiques ou dans le traitement de la douleur. En outre, cette technologie pourrait être utilisée pour créer de nouveaux types d’implants rétiniens. Des recherches supplémentaires sont nécessaires avant que ce film ne soit utilisé en clinique.
Cette recherche a été publiée dans Advanced Materials Technologies.
Source : Graz University of Technology
Crédit photo : StockPhotoSecrets