Un nouvel appareil développé par des chercheurs de l'Université de Stanford pourrait permettre aux médecins de surveiller plus facilement le succès de la chirurgie des vaisseaux sanguins. Le capteur, détaillé dans un article publié le 8 janvier dans Nature Génie Biomédical , surveille le flux sanguin dans une artère. Il est biodégradable, sans batterie et sans fil, il est donc compact et n'a pas besoin d'être retiré et il peut avertir le médecin d'un patient s'il y a un blocage.

« La mesure du débit sanguin est critique dans de nombreuses spécialités médicales, Ainsi, un capteur biodégradable sans fil pourrait avoir un impact sur plusieurs domaines, notamment vasculaire, transplantation, chirurgie reconstructive et cardiaque, " dit Paige Fox, professeur adjoint de chirurgie et co-auteur principal de l'article. "Alors que nous essayons de soigner les patients dans toute la région de la baie, Vallée centrale, Californie et au-delà, c'est une technologie qui nous permettra d'étendre nos soins sans nécessiter de visites ou de tests en face-à-face."

Il est difficile de surveiller le succès de la chirurgie des vaisseaux sanguins, car le premier signe de problème arrive souvent trop tard. À ce moment, le patient a souvent besoin d'une intervention chirurgicale supplémentaire qui comporte des risques similaires à la procédure d'origine. Ce nouveau capteur pourrait permettre aux médecins de garder un œil sur un vaisseau de guérison à distance, créer des opportunités pour des interventions plus précoces.

Flux ou pas

Le capteur s'enroule parfaitement autour du vaisseau de guérison, où le sang pulsant pousse sur sa surface interne. À mesure que la forme de cette surface change, il altère la capacité du capteur à stocker la charge électrique, que les médecins peuvent détecter à distance à partir d'un appareil situé près de la peau mais à l'extérieur du corps. Cet appareil sollicite une lecture en cinglant l'antenne du capteur, similaire à un scanner de carte d'identité. À l'avenir, ce dispositif pourrait se présenter sous la forme d'un patch autocollant ou être intégré à d'autres technologies, comme un appareil portable ou un smartphone.

Les chercheurs ont d'abord testé le capteur dans un environnement artificiel où ils ont pompé de l'air à travers un tube de la taille d'une artère pour imiter le flux sanguin pulsé. Chirurgien Yukitoshi Kaizawa, un ancien chercheur postdoctoral à Stanford et co-auteur de l'article, a également implanté le capteur autour d'une artère chez un rat. Même à si petite échelle, le capteur a signalé avec succès le débit sanguin au lecteur sans fil. À ce point, ils ne s'intéressaient qu'à détecter des blocages complets, mais ils ont vu des indications que les futures versions de ce capteur pourraient identifier des fluctuations plus fines du flux sanguin.

Le capteur est une version sans fil de la technologie que l'ingénieur chimiste Zhenan Bao a développée afin de donner aux prothèses un sens du toucher délicat.

"Celui-ci a une histoire, " dit Bao, le professeur K. K. Lee à la School of Engineering et co-auteur principal de l'article. « Nous avons toujours été intéressés par la façon dont nous pouvons utiliser ce type de capteurs dans des applications médicales, mais il a fallu un certain temps pour trouver le bon ajustement. »

Les chercheurs ont dû modifier les matériaux de leur capteur existant pour le rendre sensible au sang pulsé mais suffisamment rigide pour conserver sa forme. Ils ont également dû déplacer l'antenne vers un endroit où elle serait sécurisée, non affecté par la pulsation, et reconcevoir le condensateur afin qu'il puisse être placé autour d'une artère.

« C'était un projet très exigeant qui a nécessité de nombreuses séries d'expériences et de refonte, " a déclaré Levent Beker, co-auteur principal de l'article et chercheur postdoctoral au laboratoire Bao. « J'ai toujours été intéressé par les applications médicales et implantaires et cela pourrait ouvrir de nombreuses opportunités de surveillance ou de télémédecine pour de nombreuses opérations chirurgicales. »

Établir des connexions

L'idée d'un capteur artériel a commencé à prendre forme lorsque l'ancienne post-doctorante Clémentine Boutry du laboratoire Bao a tendu la main à Anaïs Legrand, qui était stagiaire postdoctoral au laboratoire Fox, et connecté ces groupes, ainsi que le laboratoire de James Chang, le professeur Johnson et Johnson de chirurgie.

Une fois qu'ils ont jeté leur dévolu sur le moniteur de flux sanguin biodégradable, la collaboration a remporté un postdoctorat 2017 à la bourse de démarrage Interface de Stanford ChEM-H, qui soutient les collaborations de recherche postdoctorale explorant de nouvelles idées potentiellement transformatrices.

« Nous apprécions tous les deux nos chercheurs postdoctoraux mais n'avions pas anticipé la véritable valeur que cette réunion aurait pour un partenariat productif à long terme, " dit Renard.

Les chercheurs trouvent maintenant le meilleur moyen de fixer les capteurs sur les vaisseaux et d'affiner leur sensibilité. Ils attendent également avec impatience les autres idées qui viendront à mesure que l'intérêt pour ce domaine interdisciplinaire grandira.

« L'utilisation de capteurs pour permettre à un patient de découvrir les problèmes à un stade précoce devient une tendance pour une santé de précision, " a déclaré Bao. " Il faudra des gens de l'ingénierie, de la faculté de médecine et des data people pour vraiment travailler ensemble, et les problèmes qu'ils peuvent résoudre sont très excitants."