Un nouvel implant à détection de pression pour l'œil pourrait aider les patients atteints de glaucome à surveiller leur propre état. Crédit :Caltech
Les chercheurs de Caltech ont développé un capteur de pression implantable qui peut résider dans l'œil humain pendant des années tout en envoyant sans fil des données sur la santé de l'œil au patient ou aux professionnels de la santé. L'implant pourrait permettre de prévenir plus facilement l'une des principales causes de cécité.
« En associant les nouvelles technologies d'emballage et de microélectronique, et en étroite collaboration avec les ophtalmologistes, nous avons pu concevoir un miniaturisé, entièrement sans fil, et capteur ultra-sensible, " dit Azita Emami, Andrew et Peggy Cherng de Caltech, professeur de génie électrique et de génie médical et chercheur à l'Institut de recherche médicale du patrimoine, et co-auteur de l'article.
Le capteur est conçu pour surveiller les yeux des patients atteints de glaucome, une maladie qui provoque une perte progressive de la vision, généralement en raison d'une pression excessivement élevée à l'intérieur de l'œil. Le glaucome est la deuxième cause de cécité après la cataracte, touchant 65 millions de personnes dans le monde.
Les patients à risque de glaucome doivent se rendre régulièrement chez un ophtalmologiste pour faire contrôler leur pression intraoculaire (pression oculaire), généralement avec un appareil appelé tonomètre. Un tonomètre appuie un petit prisme contre la surface de l'œil et détermine la pression à l'intérieur en mesurant la déflexion de la surface, un peu comme une personne serrant un ballon de basket avec ses doigts pour voir s'il est suffisamment gonflé.
Les tonomètres sont considérés comme l'étalon-or pour mesurer la pression oculaire, mais ils ont l'inconvénient de ne pouvoir mesurer la pression que pendant que le patient visite son médecin. Cela pose un problème car la pression oculaire fluctue tout au long de la journée, et si des pics de pression surviennent à des moments en dehors du moment où un patient passe un examen, leur médecin ne saura pas qu'ils se produisent. La procédure nécessite également l'utilisation d'une anesthésie locale.
Aubrey Shapero et Abhinav Agarwal (MS '14) — Étudiants diplômés en ingénierie et sciences appliquées de Caltech travaillant dans les laboratoires de Yu-Chong Tai, le professeur Anna L. Rosen de génie électrique et de génie médical, et Emami, ont créé un appareil capable de surveiller la pression oculaire en continu.
"Avec notre dispositif implanté sans fil, un patient peut lire sa pression oculaire à tout moment, aussi souvent qu'ils le souhaitent, " dit Agarwal, co-auteur de l'article décrivant leur implant. « La capture précoce d'une pression oculaire élevée permettrait au médecin de modifier le traitement si nécessaire pour éviter une nouvelle perte de vision. »
L'appareil est un peu plus petit qu'un centime et est implanté dans un endroit sur le blanc de l'œil où il n'interfère pas avec la vision. Il se compose d'un capteur de pression, circuits de commande, et une antenne. L'implant n'a pas de batterie, ce qui le rend petit et durable. Lors d'une lecture, les ondes radio d'un scanner portable sont reçues par l'antenne et génèrent une petite tension qui alimente temporairement l'appareil, qui prend alors une lecture de pression et renvoie le signal au lecteur en utilisant la même antenne.
Crédit : Institut de technologie de Californie
Une grande avancée avec l'appareil est sa longévité fonctionnelle - jusqu'à quatre ans selon les projections basées sur des tests de laboratoire accélérés. D'autres tentatives pour construire des appareils similaires ont été contrecarrées par l'environnement hostile à l'intérieur du corps humain. Entre les fluides corrodant l'électronique et les capteurs souillés par la croissance des tissus, d'autres dispositifs développés précédemment à la fois à Caltech et ailleurs ont fonctionné pendant un mois maximum avant de devoir être retirés.
L'équipe de Caltech a surmonté ce problème en encapsulant leur appareil dans un revêtement spécialisé constitué d'une bulle d'huile de silicone entourée d'un polymère biocompatible appelé parylène.
"La technique d'encapsulation, que nous appelons 'parylène-sur-huile, ' est notre percée clé, " dit Shapero. " La combinaison d'huile de silicone liquide et de parylène présente une stabilité de lecture de pression et une protection contre la corrosion bien supérieures à celles du gel de silicone ou du parylène seuls.
Le dispositif pourrait également être modifié pour fournir un traitement en ajoutant une valve qui libérerait de petites quantités de liquide sous forme de larmes, quand la pression monte trop haut, dit Shapero.
« Nous créerions un dispositif de drainage du glaucome « intelligent » dans lequel un seul implant pourrait mesurer la pression oculaire et soulager la pression excessive, " dit-il. " A long terme, nous aimerions construire un système en boucle fermée, qui pourrait ajuster automatiquement le débit à travers la vanne en fonction de la lecture de la pression."
Les chercheurs disent qu'ils espèrent continuer à développer l'appareil et pourraient commencer à le tester sur des patients au cours des prochaines années.
"Nous nous préparons à d'autres tests avec nos collaborateurs de la Keck School of Medicine de l'USC, et nous visons à terme à obtenir des essais cliniques sur l'homme et l'approbation de la FDA pour une utilisation chez les patients, " dit Agarwal.
Le papier, titré, "Un sans fil, Faible dérive, Capteur de pression intraoculaire implantable avec encapsulation de parylène sur huile, " a été présenté à la conférence IEEE Custom Integrated Circuits (CICC) à San Diego en avril. Il a été publié dans le IEEE Xplore base de données.
