Un implant robotique souple activé par l'IA surveille la cicatrice

Des recherches menées à l'Université de Galway et au MIT mettent au point un dispositif intelligent qui détecte son environnement et s'adapte pour libérer des médicaments selon les besoins, malgré le tissu cicatriciel environnant.

Université de Galway

image : le professeur Garry Duffy et le Dr Rachel Beatty montrent l'implant robotique souple développé par l'Université de Galway et le MITVoir plus

Crédit : Martina Regan

Des équipes de recherche de l'Université de Galway et du Massachusetts Institute of Technology (MIT) ont détaillé une percée dans la technologie des dispositifs médicaux qui pourrait conduire à un traitement intelligent, durable et personnalisé pour les patients grâce à la robotique douce et à l'intelligence artificielle.

Le partenariat transatlantique a créé un dispositif implantable intelligent capable d'administrer un médicament - tout en détectant le moment où il commence à être rejeté - et d'utiliser l'IA pour modifier la forme du dispositif afin de maintenir le dosage du médicament et d'éviter simultanément l'accumulation de tissu cicatriciel.

L'étude a été publiée dans la revue Science Robotics.

Les technologies de dispositifs médicaux implantables promettent de débloquer des interventions thérapeutiques avancées dans le domaine des soins de santé, telles que la libération d'insuline pour traiter le diabète, mais un problème majeur freinant ces dispositifs est la réaction du patient à un corps étranger.

Le Dr Rachel Beatty, de l'Université de Galway, et co-auteur principal de l'étude, a expliqué : « La technologie que nous avons développée, en utilisant la robotique douce, fait progresser le potentiel des dispositifs implantables à rester dans le corps d'un patient pendant des périodes prolongées, offrant ainsi une action thérapeutique de longue durée. Imaginez un implant thérapeutique capable également de détecter son environnement et de réagir selon les besoins grâce à l'IA. Cette approche pourrait générer des changements révolutionnaires dans l'administration de médicaments implantables pour une gamme de maladies chroniques.

L'équipe de recherche de l'Université de Galway-MIT a initialement développé des dispositifs flexibles de première génération, connus sous le nom d'implants robotiques souples, pour améliorer l'administration de médicaments et réduire la fibrose. Malgré ce succès, l'équipe considère la technologie comme universelle, car elle ne tient pas compte de la façon dont les patients réagissent et réagissent différemment, ni de la nature progressive de la fibrose, où le tissu cicatriciel se forme autour du dispositif, l'encapsulant. , entravant et bloquant son objectif, le forçant finalement à échouer.

La dernière recherche, publiée aujourd'hui dans Science Robotics, démontre comment ils ont considérablement avancé la technologie - en utilisant l'IA - la rendant réactive à l'environnement de l'implant avec le potentiel de durer plus longtemps en se défendant contre le besoin naturel du corps de rejeter un corps étranger.

Le Dr Beatty a ajouté :"Je voulais adapter l'administration de médicaments aux individus, mais je devais d'abord créer une méthode permettant de détecter la réponse d'un corps étranger."

L'équipe de recherche a déployé une technique émergente pour aider à réduire la formation de tissu cicatriciel, connue sous le nom de mécanothérapie, dans laquelle des implants robotiques souples effectuent des mouvements réguliers dans le corps, tels que le gonflage et le dégonflage. Les mouvements chronométrés, répétitifs ou variés contribuent à prévenir la formation de tissu cicatriciel.

La clé de la technologie avancée du dispositif implantable réside dans une membrane poreuse conductrice qui peut détecter lorsque les pores sont obstrués par du tissu cicatriciel. Il détecte les blocages lorsque les cellules et les matériaux produits par les cellules bloquent les signaux électriques traversant la membrane.

Les chercheurs ont mesuré l'impédance électrique et la formation de tissu cicatriciel sur la membrane, trouvant une corrélation. Un algorithme d'apprentissage automatique a également été développé et déployé pour prédire le nombre et la force d'actionnements requis pour obtenir un dosage cohérent du médicament, quel que soit le niveau de fibrose présent. À l’aide de simulations informatiques, les chercheurs ont également exploré le potentiel du dispositif à libérer des médicaments au fil du temps avec une capsule fibreuse environnante de différentes épaisseurs.

La recherche a montré que la modification de la force et du nombre de fois où le dispositif était obligé de bouger ou de changer de forme permettait au dispositif de libérer davantage de médicament, aidant ainsi à contourner l'accumulation de tissu cicatriciel.