La chirurgie traditionnelle pour remodeler un nez ou une oreille consiste à couper et à suturer, parfois suivis de longs temps de récupération et de cicatrices. Mais maintenant, des chercheurs ont mis au point un procédé de "chirurgie moléculaire" qui utilise de minuscules aiguilles, courant électrique et moules imprimés en 3D pour remodeler rapidement les tissus vivants sans incisions, cicatrices ou temps de récupération. La technique est même prometteuse comme moyen de réparer les articulations immobiles ou comme alternative non invasive à la chirurgie oculaire au laser.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la réunion et exposition nationale du printemps 2019 de l'American Chemical Society (ACS).

« Nous envisageons cette nouvelle technique comme une procédure de bureau à faible coût réalisée sous anesthésie locale, " dit Michael Hill, Doctorat., l'un des principaux chercheurs du projet, qui discutera des travaux lors de la réunion. "L'ensemble du processus prendrait environ cinq minutes."

Colline, qui est au Collège Occidental, s'est impliqué dans ce projet lorsque Brian Wong, MARYLAND., Doctorat., qui est à l'Université de Californie, Irvine, a demandé de l'aide pour développer une technique non invasive pour remodeler le cartilage. Une telle méthode serait utile pour les procédures de chirurgie esthétique, comme rendre un nez plus attrayant. Mais la méthode pourrait également aider à résoudre les problèmes, comme un septum dévié, ou des conditions pour lesquelles aucun bon traitement n'existe, telles que les contractures articulaires causées par un accident vasculaire cérébral ou une paralysie cérébrale. Ayant lui-même subi une douloureuse déviation chirurgicale du septum, Hill comprend ce que les patients traversent, et était ravi de rejoindre un projet pour développer une meilleure stratégie.

Wong était déjà un expert dans une technique alternative qui utilise un laser infrarouge pour chauffer le cartilage, le rendant suffisamment flexible pour se remodeler. "Le problème est, cette technique est chère, et il est difficile de chauffer suffisamment le cartilage pour qu'il soit malléable sans tuer le tissu, " Hill dit. Pour trouver une approche plus pratique, L'équipe de Wong a commencé à expérimenter le passage du courant à travers le cartilage pour le réchauffer. La méthode leur a en effet permis de remodeler les tissus, mais, avec curiosité, pas en le réchauffant. Wong s'est tourné vers Hill pour déterminer le fonctionnement de la nouvelle méthode et l'affiner pour éviter d'endommager les tissus.

Le cartilage est composé de minuscules fibres rigides de collagène tissées lâchement par des biopolymères. Sa structure ressemble à des spaghettis jetés au hasard sur un comptoir, avec les brins individuels attachés ensemble avec du fil. "Si vous l'avez ramassé, les brins ne s'effondreraient pas, mais ce serait disquette, " dit Hill. Le cartilage contient également des protéines chargées négativement et des ions sodium chargés positivement. Le cartilage avec une plus grande densité de ces particules chargées est plus rigide que le cartilage avec une densité de charge plus faible.

Le groupe de Hill a découvert que le courant passant à travers le cartilage électrolyse l'eau dans les tissus, convertir l'eau en ions oxygène et hydrogène, ou des protons. La charge positive des protons annule la charge négative des protéines, réduire la densité de charge et rendre le cartilage plus malléable. "Une fois que le mouchoir est souple, " il dit, "vous pouvez le mouler à n'importe quelle forme que vous voulez."

L'équipe a testé la méthode sur un lapin dont les oreilles se tiennent normalement droites. Ils ont utilisé un moule pour maintenir une oreille pliée dans la nouvelle forme souhaitée. S'ils avaient ensuite retiré le moule sans appliquer de courant, l'oreille du lapin aurait repris sa position verticale d'origine, comme le ferait une oreille humaine. Mais en insérant des électrodes micro-aiguilles dans l'oreille au niveau du coude et en faisant passer un courant à travers elles avec le moule en place, ils ont brièvement ramolli le cartilage au niveau du site de courbure sans dommage. Couper le courant a ensuite permis au cartilage de durcir dans sa nouvelle forme, après quoi le moule a été enlevé.

Pour atteindre ce résultat avec les méthodes traditionnelles, un chirurgien devrait couper à travers la peau et le cartilage, puis recoller les morceaux ensemble. Cela peut entraîner la formation de tissu cicatriciel au niveau de l'articulation. Ce tissu cicatriciel doit parfois être retiré lors d'opérations ultérieures, dit Hill. En évitant ces dommages mécaniques au cartilage, la technique de chirurgie moléculaire ne provoque aucune cicatrice et aucune douleur.

Les chercheurs explorent les options de licence pour la technique du cartilage avec des sociétés de dispositifs médicaux. Ils étudient également des applications dans d'autres types de tissus de collagène, comme les tendons et les cornées. Dans un oeil, la forme de la cornée affecte la vision, avec trop de courbure provoquant une myopie, par exemple. De nombreux obstacles doivent être surmontés avant que cette méthode puisse être utilisée pour corriger la vision d'une personne, mais les expérimentations animales préliminaires ont eu des résultats prometteurs. Les chercheurs ont utilisé une imprimante 3D pour fabriquer une lentille de contact. Après avoir peint des électrodes dessus, ils mettent la lentille de contact sur l'œil. L'application de courant leur a permis de ramollir temporairement la cornée et de modifier sa courbure.