Au cours des dernières décennies, les scientifiques et les médecins ont fait de grands progrès dans le traitement des problèmes cardiaques - en particulier avec le développement ces dernières années de ce que l'on appelle les « patchs cardiaques, " des bandes de tissu cardiaque modifié pouvant remplacer le muscle cardiaque endommagé lors d'une crise cardiaque.

Grâce au travail de Charles Lieber et d'autres, le prochain saut est peut-être en vue.

Le Mark Hyman, Jr. Professeur de chimie et président du Département de chimie et de biologie chimique, Liéber, le boursier postdoctoral Xiaochuan Dai et d'autres co-auteurs d'une étude qui décrit la construction d'échafaudages électroniques à l'échelle nanométrique qui peuvent être ensemencés avec des cellules cardiaques pour produire un patch cardiaque « bionique ». L'étude est décrite dans un article du 27 juin publié dans Nature Nanotechnologie .

"Je pense que l'un des impacts les plus importants serait en fin de compte dans le domaine qui implique le remplacement du tissu cardiaque endommagé par des patchs tissulaires préformés, " a déclaré Lieber. " Plutôt que de simplement implanter un patch construit sur un échafaudage passif, nos travaux suggèrent qu'il sera possible d'implanter chirurgicalement un patch innervé qui serait désormais capable de surveiller et d'ajuster subtilement ses performances."

Une fois implanté, Lieber a dit, le patch bionique pourrait agir de la même manière qu'un stimulateur cardiaque - délivrer des chocs électriques pour corriger l'arythmie, mais les possibilités ne s'arrêtent pas là.

"Dans cette étude, nous avons montré que nous pouvons changer la fréquence et la direction de propagation du signal, ", a-t-il poursuivi. "Nous pensons que cela pourrait être très important pour contrôler l'arythmie et d'autres affections cardiaques."

Contrairement aux stimulateurs cardiaques traditionnels, Lieber a dit, le patch bionique - parce que ses composants électroniques sont intégrés dans tout le tissu - peut détecter l'arythmie beaucoup plus tôt, et fonctionnent à des tensions bien inférieures.

"Même avant qu'une personne ne commence à souffrir d'arythmie à grande échelle qui provoque fréquemment des dommages irréversibles ou d'autres problèmes cardiaques, cela pourrait détecter les instabilités précoces et intervenir plus tôt, " Il a dit. " Il peut également surveiller en permanence la rétroaction du tissu et répondre activement. "

"Et un stimulateur cardiaque normal, parce que c'est en surface, doit utiliser des tensions relativement élevées, " ajouta Lieber.

Le patch pourrait également trouver une utilité, Lieber a dit, comme outil pour surveiller les réponses sous médicaments cardiaques, ou pour aider les sociétés pharmaceutiques à évaluer l'efficacité des médicaments en cours de développement.

De même, le patch cardiaque bionique peut aussi être une plateforme unique, il a en outre mentionné, étudier le comportement tissulaire évoluant au cours de certains processus de développement, comme le vieillissement, ischémie ou différenciation des cellules souches en cellules cardiaques matures.

Bien que le patch cardiaque bionique n'ait pas encore été implanté chez l'animal, « nous sommes intéressés à identifier des collaborateurs qui étudient déjà l'implantation de patch cardiaque pour traiter l'infarctus du myocarde dans un modèle de rongeur, " at-il dit. " Je ne pense pas qu'il serait difficile de construire cela dans un plus simple, système facilement implantable."

À long terme, Lieber croit, le développement d'échafaudages tissulaires à l'échelle nanométrique représente un nouveau paradigme pour intégrer la biologie à l'électronique de manière pratiquement transparente.

En utilisant la technologie d'électronique injectable qu'il a lancée l'année dernière, Lieber a même suggéré que des patchs cardiaques similaires pourraient un jour être simplement administrés par injection.

"C'est peut-être effectivement ça, à l'avenir, cela ne se fera pas avec un patch chirurgical, " a-t-il dit. " Nous pourrions simplement faire une co-injection de cellules avec le maillage, et il s'assemble à l'intérieur du corps, donc c'est moins invasif."