Bio-bots : des robots biologiques musclés et imprimés en 3D

 

 

 

 

 

 

Bio-bots : des robots biologiques musclés et imprimés en 3D

Des scientifiques de l'Université de l'Illinois ont créé un "robot biologique", imprimé en 3D, qui utilise du tissu musculaire stimulé électriquement pour se mouvoir. Des recherches inhabituelles mais avec des applications potentielles bien réelles. Ces "bio-bots" - robots biologiques- sont capables de marcher grâce à des cellules musculaires contrôlées par des impulsions électriques. Ils font moins d'un centimètre et sont faits d'une combinaison de cellules vivantes et de cellules synthétiques en hydrogel, imprimées en 3D.

Ces chercheurs, mené par Rashid Bashir, directeur du département de bioingenierie de l'université, avaient déjà créé des bio-bots capables de "marcher" à l'aide de cellules cardiaques de rats, mais celles-ci devaient se contracter en permanence et il n'était pas possible de contrôler les mouvements de la machine.

S'inspirant des structures musculo-squelettiques (muscle-tendon-os) qu'on trouve dans la nature, les nouveaux bio-bots utilisent une bande de cellules provenant de muscles squelettiques (sous contrôle volontaire du système nerveux central), ce qui permet aux chercheurs de mieux les contrôler et ouvre la voie à de nombreuses applications pour cette technologie.

Cette technique emploie une armature d'hydrogel imprimée en 3D, suffisamment forte pour donner une structure au bio-bot, mais également assez flexible pour plier comme une articulation. Le muscle est attaché aux deux "pieds" du bio-bot, de la même manière qu'un muscle est attaché à l'os par un tendon. La vitesse du bio-bot peut être contrôlée en ajustant la fréquence des impulsions électriques.

A moyen terme, ces dispositifs pourraient permettre de concevoir de nouveaux capteurs environnementaux mobiles et autonomes, capables de détecter des molécules toxiques. A plus long terme, ces machines biologiques pourraient être utilisées comme vecteurs pour acheminer des médicaments, ou encore être utilisées comme "implants intelligents", en chirurgie robotisée.

De nouveaux anticorps artificiels pour lutter contre la grippe

 

 

 

Yotam Bar-On est un doctorant israélien en immunologie et en cancérologie à l’Université hébraïque de Jérusalem. Ce chercheur est parvenu à développer des anticorps capables de stimuler la résistance de notre système immunitaire à la grippe hivernale.

La grippe est aujourd’hui un problème de santé mondial majeur. Chaque année, des épidémies saisonnières provoquent près de 5 millions d’infections graves et environ 500 000 décès par an. Aux États-Unis, cela représente 3,1 millions d’hospitalisation et environ 10,5 milliards de dollars chaque année.

Récemment publié dans la revue Science, les résultats du Docteur Yotam Bar-On pourraient ouvrir la voie à des traitements médicamenteux plus efficaces pour lutter contre la grippe. Il déclare : “Les nouveaux anticorps que nous avons développés permettront à notre système immunitaire de répondre […] à une plus grande variété de grippes”.

Pour mener à bien ses recherches, le docteur a observé le cycle de vie du virus et son interaction avec le système immunitaire du patient. Le corps dispose de ses propres ressources naturelles afin de combattre l’infection. Des cellules tueuses naturelles (Natural Killer) éliminent les cellules infectées à l’aide de leurs principaux récepteurs appelés NKp46.

Jusqu’à présent, les chercheurs se heurtaient à un problème majeur : la grippe perturbait ce processus naturel par ses protéines appelées “neuraminidase“. Ces dernières contre-attaquaient les récepteurs des cellules tueuses naturelles, empêchant la destruction des cellules infectées.

Yotam Bar-On a pu mettre au point des anticorps qui viendront se lier aux mauvaises protéines afin de neutraliser leur action. Les cellules tueuses naturelles seront alors libres d’éradiquer l’infection.

Le doctorant a obtenu le Prix Kaye pour l’innovation qui, chaque année, est décerné aux étudiants de l’Université hébraïque dont la découverte a un potentiel commercial. Les anticorps ont été brevetés par Yissum, la société pour la commercialisation des recherches de l’Université hébraïque de Jérusalem, chargée de promouvoir les découvertes technologiques de ses chercheurs et étudiants. Actuellement, elle recherche des partenaires commerciaux pour poursuivre le développement de cette étude.

Des nanoparticules au service de la médecine régénératrice…

 

Des nanoparticules au service de la médecine régénératrice…zoom

Une équipe de scientifiques dirigée par Ludwik Leibler, du Laboratoire " matière molle et chimie " (Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles) et Didier Letourneur, du Laboratoire de recherche vasculaire translationnelle, ont mis au point une nouvelle technique de cicatrisation qui utilise des solutions aqueuses de nanoparticules et permet de réparer des organes " mous " et des tissus, en collant un gel.

Dans une première expérience menée sur des rats, les chercheurs ont fait une analyse comparée d'une fermeture d'une plaie profonde de la peau par la méthode traditionnelle de points de sutures, et d'une fermeture par l'application au pinceau de la solution aqueuse de nanoparticules. Dans une seconde expérience, les chercheurs ont appliqué cette dernière solution à des organes dits " mous ", tels que le foie, la rate ou le poumon qui sont particulièrement difficiles à suturer.

Les chercheurs ont ainsi refermé une entaille profonde du foie avec hémorragie, en étalant la solution aqueuse de nanoparticules et en pressant les bords de la blessure et la perte de sang s'est arrêtée rapidement. Les chercheurs ont utilisé la même méthode pour réparer un lobe de foie sectionné. Dans les deux situations, les animaux ont survécu et le fonctionnement de l'organe n'a pas été altéré.

Les résultats sont surprenants car, outre le fait de fermer des blessures, même profondes et en quelques secondes, cette méthode permet d'obtenir une cicatrisation de qualité et esthétique.

Les chercheurs ont également réussi à fixer une membrane dégradable utilisée dans la thérapie cellulaire sur le cœur. A l'aide de cette nouvelle technique, il serait donc possible de fixer des dispositifs médicaux ou même de réparer et renforcer des organes et des tissus de façon mécanique.

Article rédigé par Georges Simmonds pour RT Flash

Céramique et impression en 3D : un cocktail qui a de la gueule

 

Parmi les nombreux champs de la médecine où l’impression 3D pourrait contribuer à des progrès prometteurs figure la chirurgie maxillo-faciale. Nous avons déjà évoqué il y a quelques mois l’initiative du CHU de Dijon, qui s’est doté d’une imprimante en 3D. L’appareil est utilisé dans le cadre des reconstructions faciales où des plaques en titane doivent être implantées, par exemple dans le cas de fractures de l’orbite. Classiquement, le modelage de la plaque en titane est réalisé au cours de l’intervention, ce qui peut s’avérer périlleux et ce qui accroit les risques d’infection et de complication. En réalisant une réplique parfaite de la structure osseuse de la partie de la face à opérer, l’impression en 3D permet de préparer à l’avance le modelage de ces plaques. A partir des images obtenues par scanner, l’imprimante réalise un modèle en 3D, grâce à la superposition des couches de plastique thermoformable. « L’opération » dure entre huit et quarante heures selon l’ampleur de la réplique à réaliser. Au bloc, le gain de temps est très important. « Les répliques réalisées sont très fidèles à la structure osseuse copiée. Cela nous permet d’élaborer des plaques utilisées pour la reconstruction opératoire, qui s’adapteront parfaitement au crâne du patient. On gagne ainsi plusieurs heures sur des opérations souvent complexes. C’est non seulement plus rapide, mais aussi plus précis », expliquait dans le journal régional le Bien public, le professeur Narcisse Zwetyenga, chef du service.

Cette utilisation de l’impression en 3D  si elle permet de pallier la difficulté liée au modelage de l’implant n’apporte pas de réponse en ce qui concerne le matériau employé. Or, les produits aujourd’hui utilisés ne sont pas parfaitement optimaux et de nombreuses équipes recherchent des alternatives. A Limoges, le matériau qui s’est imposé sans surprise est la céramique ! Depuis dix ans en effet, le docteur Joël Brie, qui exerce au sein du service de chirurgie-maxilio-faciale du CHU de Limoges travaille en étroite collaboration avec l’entreprise 3D Céram à la mise au point de prothèses crâniennes sur mesure en céramique. La technique utilisée est proche de celle mise en œuvre à Dijon. En s’appuyant sur une technologie développée par le laboratoire SPCTS (Science des procédés céramiques et de traitements de surface), la première étape consiste en « une modélisation numérique en trois dimensions de la partie manquante du crâne ». Puis la prothèse est réalisée par l’imprimante en trois dimensions : « La machine crée l'objet par tranches de 25 microns, soit un quart de cheveu d'épaisseur, avec une telle précision que la découpe est pour ainsi dire sur mesure », détaille Christophe Chaput, cofondateur de 3D Ceram. Mais le docteur Brie et 3D Ceram ne se sont pas contentés de cet excellent résultat. Leur objectif est de concevoir une prothèse parfaitement acceptée par l’organisme. Pour ce faire, des centaines de micro-trous sont ajoutées en périphérie sur les prothèses, une prouesse rendue possible par la technologie de l’impression en 3D. « L'os est capable de s'agripper dans un matériau comme la céramique mais lorsqu'il est lésé, il ne repoussera pas sur plus d'un centimètre, mais on sait aussi qu'un pont osseux d'un centimètre est suffisant pour garantir la solidité de l'implant. Grâce à cette porosité, au bout de six mois, l'os a recolonisé environ 25 % des zones poreuses et la prothèse fait partie intégrante du patient », indique le docteur Brie.

Et les résultats sont là. Depuis 2005, dix-sept patients opérés par le docteur Brie ont reçu une prothèse en céramique ainsi conçue et le taux d’infection a été nul. Plusieurs publications ont confirmé ces résultats et le docteur Joël Brie qui reçoit des patients de la France entière espère pouvoir encore développer cette technologie. Déjà d’autres services se sont déclarés intéressés.

Limoges : Une prothèse de crâne en céramique

 

A Limoges, la coopération entre le service de chirurgie maxillo-faciale du CHU et une entreprise d’impression 3D a permis une avancée médicale majeure. Les deux groupes viennent de mettre au point des prothèses crâniennes en céramique, qui réduisent les risques d’infection.

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En collaboration avec l’entreprise 3D Céram, Joël Brie, un médecin au service de chirurgie maxillo-faciale du CHU de Limoges, a développé une nouvelle génération de prothèse crânienne.

"Avec cette prothèse, on est passé de la préhistoire à la chirurgie réparatrice 2.0"

Cette prothèse crânienne en céramique révolutionne la chirurgie maxillo-faciale, grâce à une technologie de pointe si parfaite qu’elle dupe l’organisme lui-même.

soigner des patients ayant perdu plus de 15% de la surface de leur crâne.

Le pari est en passe d’être réussi. "Sur les 17 premiers patients opérés depuis 2005, nous avons zéro infection", assure le spécialiste.

"La meilleure reconstruction est certes toujours celle faite avec l’os du patient, mais parfois celui-ci comporte un risque infectieux".

Grâce à une machine développée à partir de la technologie mise au point par le laboratoire SPCTS (Science des procédés céramiques et de traitements de surface), 3D Ceram peut concevoir " une modélisation numérique en trois dimensions de la partie manquante du crâne ". En 48 heures maximum, l’objet est ensuite modelé au laser, avant cuisson.

 " La machine crée l’objet par tranches de 25 microns, soit un quart de cheveu d’épaisseur, avec une telle précision que la découpe est pour ainsi dire sur mesure ". 3D Céram a ajouté à sa prothèse des centaines de micro-trous en périphérie. C’est cette porosité de près de 60% qui en fait la véritable valeur ajoutée.

Bien qu’une opération coûte entre 10.000 et 18.000 euros selon les implants, le créateur de la méthode argumente :

"le surcoût induit est largement amorti par la réduction quasi-totale du risque infectieux, la rémission est moins risquée, le patient coûte donc moins cher à la sécurité sociale".

 

Les voyages forment la jeunesse, déforment les valises et vous rendent gaga!

Psychologie: Quand les voyages rendent fous

Si vous partez cet été, méfiez-vous des syndromes de Stendhal, de Paris, de Jérusalem, indien, insulaire…

Il n’y a pas que les coups de soleil et les piqûres d’insectes qui peuvent vous gâcher les vacances. Les médecins reçoivent régulièrement des patients touchés par des syndromes directement liés au voyage, alors que ceux-ci n’avaient aucun antécédent psychiatrique. Dans ce cas, le voyage est considéré comme pathogène. Le meilleur remède étant le rapatriement. Régis Airault, ancien psychiatre installé en Inde, auteur de plusieurs livres sur le sujet, fait le tour des différents syndromes du voyageur.

Syndrome indien: Il touche spécifiquement les Européens portés vers l’Orient. Une fois sur place, notamment en Inde, le choc culturel est trop violent et se traduit par l’apparition de symptômes délirants. Le psychiatre évoque le cas d’une "jeune fille à qui on a confié un bébé quasiment mort dans les bras. Elle n’y était pas préparée."

Ou d’une personne, prise d’hallucinations, qui avait décidé de quitter le pays à la nage, "pour rejoindre ses parents". Beaucoup ont aussi le sentiment d’être persécutés, suivis. A l’origine, les troubles ont été mis sur le compte de prise de drogues. Mais les médecins ont très vite mis en évidence un "déformatage" de la personnalité justifiant un suivi psychiatrique.

Syndrome de Jérusalem: Il s’agit d’un épisode psychotique aigu déclenché par un séjour dans la ville sainte. "Portées par une recherche mystique, les personnes partent dans un trip d’identification au Christ", observe Régis Airault. Les croyants se sentent alors investis d’une mission évangélique en se prenant pour le Messie. L’importante charge émotionnelle ressentie lors de ces pèlerinages explique l’apparition du délire.

Syndrome de Stendhal: Cette fois, c’est au contact d’œuvres d’art que les sujets vacillent. La ville de Florence connaît de nombreux cas de visiteurs anormalement exaltés, pris de vertiges face à la beauté des œuvres, comme Stendhal l’a décrit lors de sa visite de l’église de Santa Croce. "Il y a une perte de contrôle, mais il ne faut pas en avoir peur. Sauf s’il devient vraiment fou. Là, les amis ont plutôt intérêt à les raccompagner et raccourcir le voyage", prévient le spécialiste.

Syndrome de Paris: Ou plus précisément syndrome des Japonais à Paris puisque cette population est spécifiquement ciblée. Leur idée préconçue de la capitale -modèle de ville romantique comme dans Amélie Poulain- vole en éclat dès qu’ils posent un pied dans un métro bondé et puant. Derrière leurs masques antipollution, ils déchantent et sombrent dans un mal-être qui peut aller jusqu’à la dépression. Désormais, certains guides touristiques déconseillent certains quartiers qui ne correspondent pas au fantasme culturel des Japonais.

Syndrome insulaire: Les papayes fraîches et les colliers de fleurs s’accompagnent parfois d’un sentiment d‘enferment chez ceux qui rêvent d’une escapade, parfois d’une expatriation, sur une île. "A Mayotte, j’ai récemment dû rapatrier dix personnes, confrontée à leurs limites, témoigne Régis Airault. On est dans le fantasme mais au bout d’un moment il y a une réalité qui est différente." Rattrapés par l’ennui, le climat, les personnes sombrent alors dans la déprime.

Syndrome d’Ulysse: Il en fallait bien un qui touche les voyageurs épargnés sur place. Voilà le syndrome qui touche les personnes une fois rentrées chez elles. Généralement d’anciens expatriés. Ils connaissent des difficultés de réadaptation à leur culture d’origine. Déconnectés, ils ne reconnaissent plus les lieux qui leur étaient familiers.