Une valve sur une puce de 2 × 2 cm alimentée par le muscle du ver de terre. (en haut) Conception de la vanne vue de dessus. Une feuille de muscle de ver de terre recouvre une barre de poussée qui se trouve au-dessus d'un microcanal. (en bas) Vues en coupe à travers le microcanal lorsque la vanne est ouverte (à gauche) et fermée (à droite). Des images fixes de microparticules marquées par fluorescence ont été prises à partir du clip vidéo en haut de l'article. Crédit :RIKEN
Des scientifiques du RIKEN Center for Biosystems Dynamics Research (BDR) au Japon ont développé la première valve à micropuce alimentée par des cellules vivantes. Le tissu musculaire du ver de terre permettait une force contractile élevée qui pouvait être maintenue pendant des minutes, et contrairement aux vannes à commande électrique, ne nécessitait aucune source d'alimentation externe telle que des piles.
Depuis plusieurs décennies, les chercheurs ont essayé de combiner des systèmes microélectromécaniques (MEMS) avec de la matière vivante. Les bio-MEMS ont de nombreuses applications, allant de l'administration améliorée de médicaments et des capteurs optiques et électrochimiques aux organes sur puce. L'équipe de chercheurs du RIKEN BDR et de l'Université de Tokyo Denki a développé un bio-MEMS qui est entraîné par de vrais muscles, ce qui pourrait être utile dans les implants chirurgicaux. S'appuyant sur leur conception de micropompe sur puce, la nouvelle étude est la preuve de concept d'une valve à commande musculaire sur puce.
En mécanique, un actionneur est la partie d'une machine qui commande un mécanisme en le faisant bouger, comme l'ouverture et la fermeture d'une vanne. Les actionneurs nécessitent une source d'alimentation et un signal de commande, qui sont généralement du courant électrique ou une sorte de pression de fluide. Le principal avantage de l'utilisation des muscles comme actionneurs dans les systèmes bio-MEM est qu'ils peuvent être alimentés de la même manière que dans les corps vivants :chimiquement. Pour les muscles, le signal de contraction est la molécule d'acétylcholine - qui est délivrée par les neurones - et la source d'énergie est l'adénosine triphosphate (ATP) - qui existe à l'intérieur des cellules musculaires.
"Non seulement notre bio-MEMS peut fonctionner sans source d'alimentation externe, mais contrairement à d'autres vannes à commande chimique qui sont contrôlées par des acides, notre valve à commande musculaire fonctionne avec des molécules naturellement abondantes dans les organismes vivants, " déclare le premier auteur Yo Tanaka de RIKEN BDR. " Cela le rend bio-compatible et particulièrement adapté aux applications médicales dans lesquelles l'utilisation de l'électricité est difficile ou déconseillée. "
