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Des microrobots qui pourraient guérir les fractures

Des chercheurs de Linköping (Suède) et de l’Université d’Okinawa (Japon) expliquent avoir créé des microrobots capables de reproduire le phénomène de durcissement des os. Ils peuvent ainsi prendre une grande diversité de formes avant de durcir. Les propriétés uniques de ces microrobots pourraient avoir de nombreuses applications dans le domaine médical, notamment pour guérir des fractures complexes.

Des chercheurs de l’Université de Linköping (Suède) et de l’Université d’Okinawa (Japon) ont eu l'idée d'associer des matériaux biologiques et synthétiques, afin de créer un matériau reproduisant le phénomène de durcissement des os du crâne après la naissance. Les chercheurs ont ainsi fabriqué un microrobot bio-inspiré pouvant revêtir différentes formes avant de se minéraliser et se stabiliser dans sa forme finale. Une avancée qui pourrait être appliquée dans le domaine médical pour permettre de guérir certaines fractures par exemple.

La naissance de ce matériel est fondamentalement liée aux os permettant notre naissance. En effet, ce sont les fontanelles, des espaces membraneux entre les os du crâne qui se déforment à l’aube de notre vie et qui durcissent durant les années qui suivent, qui ont inspiré sa création. D’ailleurs, tout comme nos vies qui ont commencé grâce à une rencontre, la fabrication de ces microrobots hybrides a commencé par la rencontre entre des chercheurs suédois spécialisés dans les matériaux et des scientifiques japonais menant une étude sur le durcissement osseux. Les deux équipes ont marié des matériaux pouvant changer de forme via des influx électriques et des cellules ayant pour propriété de se minéraliser au bout d’un certain temps d’incubation. Les chercheurs de l’Université de Linköping ont apporté une combinaison entre un polymère (le polypyrrole) et un gel composé d'alginate.

Grâce à eux, lorsqu’un courant est appliqué, le microrobot se plie. Qui plus est, ils peuvent en changer la direction en traçant des lignes dans le gel. Ainsi, si les chercheurs tracent une ligne perpendiculaire, le microrobot formera un demi-cercle alors que des diagonales entraîneront une forme hélicoïdale. Les chercheurs de l’Université d’Okinawa ont, eux, apporté la capacité de durcissement du robot via les PMNF (des nanofragments de la membrane plasmique des fontanelles) qui permettent aux cellules de se minéraliser. En plongeant les microrobots ayant intégré des PMNF dans des cultures cellulaires ressemblant aux conditions physiologiques du corps humain, les chercheurs ont constaté que les microrobots se sont minéralisés complètement au bout de 5 jours d’incubation et ont ainsi pu prendre une forme définitive.

Aujourd’hui, le biomimétisme devient un acteur majeur de l’innovation en ingénierie. C’est notamment en se basant sur l’aérodynamisme du bec du martin-pêcheur (Alcedo atthis) que les ingénieurs japonais ont créé leur train à grande vitesse. Le biomimétisme a aussi fait son nid dans le domaine de la microrobotique avec des microrobots marchant sur l’eau en imitant les araignées d'eau (gerridae). Avec les microrobots imitant le phénomène de durcissement des os du crâne, l'être humain devient, lui aussi, une source d'inspiration biomimétique.

Ces microrobots pourraient potentiellement servir dans le cadre de fractures complexes à traiter en permettant aux os d’avoir une base stable où se reconstruire. Durant leurs expériences, les chercheurs ont montré que les matériaux composant les microrobots pouvaient entourer un os de poulet et se développer avec lui. « En contrôlant la façon dont tourne le matériel, nous pouvons faire bouger le microrobot de différentes manières, et aussi maîtriser le déploiement du matériel dans l’os brisé. Nous pouvons intégrer ces mouvements dans la structure du matériel et éviter de faire des programmes complexes pour piloter ces robots », explique Edwin Jager, professeur associé au département de physique, chimie et biologie de l’Université de Linköping et co-auteur de l’étude…

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

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