Ces matériaux innovants sont fabriqués à partir de matériaux fonctionnels à l'échelle nanométrique et peuvent donc être personnalisés davantage à l'aide de méthodes simples, telles que le laminage, la découpe, le pliage vers l'intérieur et le pliage vers l'extérieur, sans perte de fonctionnalité.

L'équipe de recherche s'attend à ce que ces résultats, dotés d'une flexibilité de conception sans précédent, puissent jeter les bases d'une personnalisation peu coûteuse, simple et rapide d'implants bioélectroniques temporaires pour des thérapies de stimulation sans fil mini-invasives.

Les travaux sont publiés dans la revue Advanced Materials .

Les dispositifs de stimulation électrique implantés sont essentiels pour favoriser l’activité neuronale et la régénération des tissus grâce à la stimulation électrique. Ces appareils sont donc essentiels pour traiter diverses maladies neurodégénératives, telles que la maladie de Parkinson et la maladie d'Alzheimer.

Cependant, la plupart des implants bioélectroniques de pointe nécessitent une électronique rigide et volumineuse qui est mécaniquement incompatible avec la structure délicate des nerfs et d'autres tissus, ce qui rend difficile leur modification libre en différentes tailles et formes en temps réel.

De plus, la nécessité de connexions filaires, de remplacement des piles et d'opérations chirurgicales de retrait après le traitement peut augmenter le risque d'infection et rendre les traitements cliniques complexes.

Dans cette étude, l'équipe de recherche a développé avec succès un papier bioélectronique flexible, biomimétique, léger et biodégradable qui peut être coupé et adapté après fabrication tout en conservant ses fonctionnalités, permettant une production simple et rapide d'implants bioélectroniques de différentes tailles, formes et micro. - et des macro-structures.

Premièrement, ils ont synthétisé des nanoparticules magnétoélectriques (MEN) qui facilitent la stimulation électrique en réponse à un champ magnétique externe. Les nanoparticules synthétisées prennent la forme d'une structure « Core@Shell » qui couple un noyau magnétostrictif qui transduit le champ magnétique en contrainte locale et une coque piézoélectrique qui transduit la contrainte en champ électrique.

En intégrant des MEN dans des nanofibres biodégradables (NF) électrofilées, l’équipe a produit un électrostimulateur sans fil semblable à du papier, biodégradable, poreux. Des expériences in vitro ont en outre démontré la capacité du matériau à fournir une électrostimulation sans fil et à favoriser simultanément l'activité neuronale.

"Le matériel développé offre des options de traitement personnalisées adaptées aux besoins individuels et aux caractéristiques physiques, simplifiant les processus de traitement, améliorant la flexibilité et la polyvalence des applications cliniques basées sur la stimulation électrique", déclare Jun Kyu Choe, chercheur postdoctoral et premier auteur.

Le matériau fabriqué est aussi flexible et léger que le papier. Il peut être étroitement attaché le long de surfaces complexes, comme la surface incurvée des modèles de cerveau humain. Notamment, il peut également être découpé en formes et échelles arbitraires, tout en conservant sa fonction.

De plus, il a montré une flexibilité exceptionnelle, suffisamment pour fabriquer un conduit nerveux cylindrique pour régénérer les nerfs, avec un rayon de courbure démontré de 400 µm.

Selon l'équipe de recherche, « ce travail présente une stratégie prometteuse pour le développement d'implants bioélectroniques sans fil flexibles et biodégradables qui peuvent être simplement personnalisés pour diverses circonstances cliniques et physiques.

"La combinaison de matériaux fibreux magnétoélectriques et biodégradables à l'échelle nanométrique offre des avantages par rapport aux dispositifs électroniques sans fil traditionnels au niveau du système qui reposent sur un assemblage complexe de composants volumineux qui ne peuvent pas être repensés après fabrication."

Le professeur Kim a déclaré :« Le papier bioélectronique, en principe, peut être simplement personnalisé à des échelles d'organe de plusieurs dizaines de centimètres ou miniaturisé à des échelles submicrométriques pour des opérations peu invasives, car la magnétoélectricité ou la microstructure ne dépend pas de son échelle. /P>

"Dans l'ensemble, notre article bioélectronique, avec une applicabilité facile et large, pourrait ouvrir la voie à un nouveau schéma vers des implants bioélectroniques sans fil mini-invasifs et biodégradables."