Des chercheurs de l'Université Rice et du Texas Heart Institute étudient l'utilisation des fibres flexibles en nanotubes de carbone pour restaurer la conductivité électrique du tissu cardiaque endommagé.

Avec le soutien de l'American Heart Association, ces institutions testeront la capacité des fibres à combler les lacunes électriques dans les tissus causées par les arythmies cardiaques qui affectent plus de 4 millions d'Américains chaque année.

Un cœur qui bat est contrôlé par des signaux électriques qui incitent ses tissus à se contracter et à se détendre. Les cicatrices dans le tissu cardiaque conduisent peu ou pas d'électricité. Mou, tendre, les fibres hautement conductrices offrent un moyen de contourner ces lacunes.

"Ce sont comme des rallonges, " a déclaré Mehdi Razavi, le directeur de la recherche clinique en électrophysiologie au Texas Heart Institute et le chercheur principal du projet. "Ils nous permettent de prendre la charge d'un côté de la cicatrice et de la livrer de l'autre côté. Essentiellement, nous court-circuitons le court-circuit."

Les fibres de nanotubes développées à Rice par le laboratoire du chimiste et ingénieur chimiste Matteo Pasquali font environ le quart de l'épaisseur d'un cheveu humain. Mais même un morceau de matériau d'un pouce de long contient des millions de nanotubes, cylindres microscopiques de carbone pur découverts au début des années 1990.

Bien que les fibres aient été développées pour remplacer les kilomètres de câbles dans les avions commerciaux afin de gagner du poids, leur potentiel pour des applications médicales est rapidement devenu évident, dit Pasquali.

"Nous n'avons pas conçu la fibre pour qu'elle soit douce, mais il s'avère être mécaniquement très similaire à une suture, " dit-il. " Et il a toutes les fonctions électriques nécessaires pour une application comme celle-ci. "

Parce que les fibres sont douces, flexible et extrêmement résistant, on s'attend à ce qu'ils soient bien plus adaptés aux applications biologiques que les fils métalliques utilisés pour alimenter des appareils tels que les stimulateurs cardiaques. Ils ont déjà montré leur potentiel pour aider les personnes atteintes de la maladie de Parkinson qui ont besoin d'implants cérébraux pour traiter leur maladie neurologique.

"Les personnes qui évoluent vers une insuffisance cardiaque peuvent avoir la formation de tissu cicatriciel au fil du temps, " a déclaré Mark McCauley, électrophysiologiste cardiaque au Texas Heart Institute. « Il existe de nombreuses façons dont les cicatrices peuvent affecter la conduction dans le cœur. Récemment, nous nous sommes surtout intéressés au développement des cicatrices après une crise cardiaque, mais nous pensons que cette fibre peut nous aider à traiter toutes sortes d'arythmies cardiaques et de problèmes de conduction électrique."

« Les fils métalliques eux-mêmes peuvent provoquer des cicatrices dans les tissus, " a déclaré Flavia Vitale, un chercheur du laboratoire de Pasquali qui développe des applications de fibres de nanotubes. "Si vous pensez à insérer une aiguille dans votre peau, finalement votre peau va réagir et l'isoler complètement, car c'est raide. Une cicatrice se formera autour de l'aiguille.

"Mais ces fibres sont uniques, ", a-t-elle dit. "Ils sont plus petits et plus flexibles qu'un cheveu humain et si forts qu'ils peuvent résister à la fatigue de flexion due aux battements constants du cœur."

Vitale a noté que la faible impédance des fibres (sa résistance au courant) permet à l'électricité de se déplacer facilement du tissu au pont et à l'arrière, bien mieux qu'avec des fils métalliques.

Les chercheurs testent la biocompatibilité des fibres, mais espèrent que les essais sur l'homme ne seront pas plus que dans quelques années.

Razavi a dit un coffre-fort, moyen efficace de conduire l'électricité à travers le tissu cardiaque cicatriciel va révolutionner le traitement. « Si ces études plus approfondies confirment nos premiers résultats, un changement de paradigme dans le traitement de la mort subite cardiaque sera à portée de main, comme pour la première fois la cause sous-jacente de ces événements peut être corrigée de façon permanente, " il a dit.

Pasquali s'est dit satisfait de voir une nouvelle façon dont la nanotechnologie, pour laquelle le riz est réputé, peut aider à sauver des vies. "Nous avons été ravis depuis le début d'en savoir plus sur les domaines de chacun et de proposer des utilisations pour le matériel, ", a-t-il déclaré à propos de son amitié - et maintenant de sa collaboration - avec Razavi. "Nous sommes déterminés à trouver des moyens de traiter plutôt que de gérer la maladie."