L'un des tests auxquels presque tous les patients doivent faire face avant une intervention chirurgicale ou une autre intervention de santé est un électrocardiogramme. Pour effectuer ce dépistage, les médecins utilisent traditionnellement un jeu d'électrodes, capables d'enregistrer l'activité électrique du cœur. La question est :que se passe-t-il lorsque le signal est beaucoup plus petit, par exemple, quand vous voulez observer l'activité de petits amas de cellules ou de groupes de cellules au sein des tissus ?

Les scientifiques se penchent sur cette question depuis des années, car la résolution de cet inconvénient peut ouvrir la voie au développement et au criblage de médicaments. D'égale importance, le développement de ces techniques associé à l'utilisation de dérivés de cellules souches pluripotentes ouvre la porte non seulement à des applications immédiates dans le domaine cardiaque, mais dans d'autres domaines de recherche importants, comme le champ neuronal.

Maintenant, experts de l'Institut de Bio-ingénierie de Catalogne (IBEC), en collaboration avec l'Institut des Sciences des Matériaux de Barcelone (ICMAB-CSIC), ont franchi une nouvelle étape. En développant une bio-plateforme qui intègre en son cœur un dispositif électronique organique appelé Electrolyte Gated Organic Field Effect Transistor (EGOFET), les chercheurs ont pu surveiller le signal électrique des cellules et des micro-tissus pendant de longues périodes.

Le travail est le résultat d'une collaboration multidisciplinaire fructueuse entre une équipe de dispositifs électroniques organiques (dirigée par le Dr Marta Mas-Torrent de l'ICMAB), une équipe de bio-ingénierie (dirigée par le professeur UB Gabriel Gomila à l'IBEC) et une équipe d'ingénierie des cellules souches (dirigée par le professeur de recherche ICREA Núria Montserrat à l'IBEC), avec la collaboration sur le développement de l'instrumentation du Dr Tobias Cramer, de l'Université de Bologne en Italie.

« C'était incroyable de voir comment la plateforme électrophysiologique développée avec des cellules cardiaques ensemencées était fonctionnelle pendant plusieurs semaines sans dégrader ses performances. Cette capacité ouvre des applications infinies en biologie et en biomédecine, " a déclaré le Dr Adrica Kyndiah, premier auteur de l'article et chercheur à l'IBEC.

Des transistors imprimés et flexibles ont été fabriqués par le groupe du Dr. Marta Mas-Torrent à l'ICMAB-CSIC. Puis la surface de l'EGOFET, et la plate-forme complète, a été adapté pour interfacer les amas de cellules cardiaques dérivés de cellules souches pluripotentes humaines pendant de longues périodes (plusieurs semaines). Selon les auteurs de l'article publié dans la revue Biocapteurs et bioélectronique , le principal avantage de l'utilisation de tels EGOFET pour l'enregistrement bioélectronique est triple :

Tout d'abord, Les EGOFET sont constitués d'un matériau organique sur un substrat mécaniquement flexible, ils sont de nature biocompatible et présentent des performances robustes lorsqu'ils sont utilisés dans un environnement physiologique. Deuxièmement, un transistor offre une amplification intrinsèque du signal sans utilisation d'amplificateurs externes par rapport aux électrodes classiques, résultant ainsi en un rapport signal sur bruit élevé. Et troisièmement, il fonctionne à des tensions basses empêchant l'endommagement des cellules ou l'excitation involontaire des cellules.

Les chercheurs de l'IBEC ont non seulement testé l'appareil sur des cellules cardiaques et des micro-tissus cardiaques, mais a également étudié l'effet de deux médicaments bien connus affectant la performance cardiaque. Ainsi, le criblage de nouveaux composés dans les cardiomyocytes et d'autres cellules électriques dérivées de cellules souches pluripotentes (telles que les neurones) serait désormais possible. Cette avancée se traduirait à son tour par la réduction de l'utilisation de modèles animaux pour ces applications.

Selon l'équipe multidisciplinaire, les résultats sont un travail de preuve de concept, qui pourrait être étendue de l'étude in vitro vers les enregistrements in vivo d'organes et de tissus et aux dispositifs implantables pour surveiller la santé.