De nouveaux matériaux pourraient conduire à des implants pour les traitements de l’épilepsie

La perspective de traiter un type d’épilepsie pourrait être un pas de plus après des recherches avancées sur des matériaux qui pourraient aider de nouveaux types de capteurs à être implantés en toute sécurité dans le cerveau.

Des chercheurs en bio-ingénierie de Université de Glasgow Ils ont étudié de nouveaux revêtements solubles qui pourraient aider à orienter en toute sécurité des implants flexibles dans le cerveau pour aider à réguler l’épilepsie du lobe temporal.

Le développement du matériau, décrit dans un premier article de la revue Advanced Nanobiomed Research, fait partie d’une collaboration financée par l’Europe visant à traiter l’épilepsie en cicatrisant et en régénérant les tissus cérébraux endommagés.

Le projet de systèmes hybrides de médecine régénérative augmentative de 8 millions d’euros – HERMES – a été lancé en 2019. Il rassemble 12 partenaires de sept pays de l’UE pour trouver de nouvelles façons de traiter les troubles cérébraux à l’aide d’implants qui combinent des composants biologiques et synthétiques.

Des sondes neurales capables de stimulation cérébrale profonde ont été utilisées pour aider à traiter les personnes atteintes de la maladie de Parkinson et d’autres affections telles que le trouble obsessionnel-compulsif. Ils constituent un futur traitement prometteur pour l’épilepsie du lobe temporal, qui pourrait être résistante aux médicaments.

Actuellement, les capteurs de stimulation cérébrale profonde, qui sont en silicone, provoquent souvent des cicatrices autour du site d’implantation en raison d’un décalage entre la rigidité du matériau synthétique et les tissus mous du cerveau.

Une solution pourrait être une nouvelle génération de sondes flexibles faites de nouveaux matériaux pliables qui offrent une meilleure adaptation à la douceur des tissus cérébraux. Les implants flexibles pourraient également élargir les possibilités de placement d’implants dans le cerveau, ouvrant des traitements pour davantage de conditions.

Cependant, la flexibilité accrue des matériaux pourrait augmenter le risque de flexion ou de rupture des sondes lorsqu’elles sont insérées dans le tissu cérébral – un problème majeur qui doit être résolu avant que l’équipe HERMES et d’autres puissent les utiliser efficacement comme implants.

Dans l’article, l’équipe de Glasgow et ses collègues en Italie montrent comment ils ont exploré le potentiel de quatre biomatériaux différents comme revêtements pour les futurs implants HERMES. Le matériau agit comme un raidisseur temporaire, ce qui peut permettre aux sondes flexibles d’atteindre leur cible dans le cerveau sans se plier, avant de se desserrer une fois la chirurgie terminée.

Ils ont examiné les performances du saccharose, du maltose, de la fibroïne de soie et de l’alginate en tant que raidisseurs pour une sonde flexible telle que celle qui sera utilisée dans le projet HERMES.

Alors que trois des matériaux avaient déjà été testés en laboratoire comme raidisseurs dans des recherches antérieures, l’équipe de Glasgow a été la première à découvrir l’alginate, un polysaccharide naturel extrait d’algues, comme raidisseur.

Ils ont couvert des sondes flexibles similaires à celles qui seront utilisées dans les futurs implants HERMES dans des échantillons de matériau. Ils ont testé leurs performances en tant que toniques en examinant leurs performances lorsqu’ils étaient insérés dans des blocs de gel d’agarose, une substance qui a une consistance similaire au vrai tissu cérébral.

Les sondes revêtues d’alginate ont bien fonctionné, augmentant la force nécessaire pour glisser de 0,31 mN pour la sonde non revêtue à 28,97 mN. Cependant, les fibres de soie ont obtenu de meilleurs résultats, car la force nécessaire pour plier la sonde flexible a augmenté à 75,99 milliN.

Ils ont également testé la biocompatibilité potentielle du matériau en effectuant des tests chimiques et en mesurant le temps qu’il a fallu pour se dissoudre dans des conditions semblables à celles du cerveau. Encore une fois, les matériaux en fibres de soie et d’alginate se sont bien comportés, durent plus longtemps que les autres matériaux avant de fondre, ce qui pourrait donner aux chirurgiens plus de temps pour réaliser avec succès les implants HERMES.

Les matériaux en fibroïne de soie ont ensuite été testés dans des échantillons de cerveaux d’agneaux et de cerveaux de souris afin de collecter davantage de données sur leur performance dans des cerveaux de type humain.

Maria Cerezo Sánchezdepuis École d’ingénierie James Watt, est l’auteur principal de l’article. Elle a déclaré: « Les tests que nous avons effectués montrent des résultats vraiment prometteurs pour la création de revêtements pour les sondes neurales flexibles à l’avenir qui pourraient aider à les guider en toute sécurité vers leurs cibles dans le cerveau.

« C’est un pas en avant passionnant, et nous continuons à explorer le potentiel de ces matériaux pour une utilisation dans les procédures de transplantation neurale. »

Professeur Hadi HaidariJames Watt School of Engineering, Université de Glasgow, est l’auteur correspondant de l’article. Il a déclaré: «Le travail que nous avons effectué ici est un pilier important de la recherche qui se rassemble pour créer les alternatives neurologiques avancées qu’HERMES vise à réaliser.

« Certains de nos partenaires de recherche utilisent les durcisseurs que nous avons développés pour tester davantage la fonctionnalité des sondes. Nous sommes impatients de voir les résultats de ces expériences alors que nous nous rapprochons de la réalisation du potentiel d’HERMES. »

Les recherches de l’équipe de Glasgow ont été menées en partenariat avec le groupe du professeur Giulia Correa de l’Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia et du Dr Gemma Palazzolo de l’IIT – Istituto Italiano di Tecnologia en Italie.

‘Bioabsorbable Insertion Aids for Flexible Brain Implantable Probes: A Comparative Study on Silk Fibres, Alginate and Polysaccharides’, a été publié dans Advances Nanobiomide Research et est disponible ici

La recherche a été soutenue par un financement du programme Horizon 2020 de l’Union européenne, de l’Université de Glasgow, du Conseil de recherche en génie et en sciences physiques et de la Commission européenne.

Le Consortium HERMES est composé de : IIT – Istituto Italiano di Tecnologia (Italie), Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia (Italie), Università degli Studi di Verona (Italie), Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Cientificas (Espagne), Politecnico di Milano (Italie), Aarhus University (Danemark), University of Glasgow (Royaume-Uni), University of Tampere (Finlande), Fundacion Instituto de Estudios de Ciencias de la Salud de Castilla y Leon e Universidad de Salamanca (Espagne), Eurokleis Srl (Italie ) Radbound University (Pays-Bas), Den Institute (Belgique).