Un minuscule implant sans fil détecte l'oxygène au plus profond du corps

Les ingénieurs ont créé un minuscule implant sans fil qui peut fournir des mesures en temps réel des niveaux d'oxygène des tissus profondément sous la peau. L'appareil, qui est plus petit que la coccinelle moyenne et alimenté par des ondes ultrasonores, ouvre la voie à la création d'une variété de capteurs miniaturisés qui pourraient suivre les marqueurs biochimiques clés dans le corps tels que le pH ou le dioxyde de carbone. Ces capteurs pourraient un jour fournir aux médecins des méthodes peu invasives pour surveiller la biochimie à l'intérieur des organes et des tissus fonctionnels.

L'oxygène est un élément clé de la capacité des cellules à exploiter l'énergie des aliments que nous mangeons et presque tous les tissus du corps ont besoin d'un apport constant pour survivre. La plupart des méthodes de mesure de l'oxygénation des tissus ne peuvent fournir que des informations sur ce qui se passe près de la surface du corps. En effet, ces méthodes reposent sur des ondes électromagnétiques, telles que la lumière infrarouge, qui ne peuvent pénétrer que quelques centimètres dans la peau ou les tissus organiques. Bien qu'il existe des types d'imagerie par résonance magnétique qui peuvent fournir des informations sur l'oxygénation des tissus profonds, ils nécessitent de longs temps d'examen et ne sont donc pas en mesure de fournir des données en temps réel.

Les ondes ultrasonores, qui sont une forme de son dont la fréquence est trop élevée pour être détectée par l'oreille humaine, peuvent voyager sans danger à travers le corps à des distances beaucoup plus longues que les ondes électromagnétiques et sont déjà à la base de la technologie d'imagerie par ultrasons en médecine.

L'incorporation du capteur d'oxygène impliquait d'intégrer à la fois une source de lumière LED et un détecteur optique dans le petit appareil, ainsi que de concevoir un ensemble plus compliqué de commandes électroniques pour faire fonctionner et lire le capteur. Ce type de capteur d'oxygène diffère des oxymètres de pouls qui sont utilisés pour mesurer la saturation en oxygène dans le sang. Alors que les oxymètres de pouls mesurent la proportion d'hémoglobine dans le sang qui est oxygénée, le nouvel appareil est capable de mesurer directement la quantité d'oxygène dans les tissus.

Une application potentielle du dispositif est le suivi des greffes d'organes car dans les mois qui suivent la greffe d'organe, des complications vasculaires peuvent survenir et ces complications peuvent entraîner un dysfonctionnement du greffon. Il pourrait également être utilisé pour mesurer l'hypoxie tumorale, ce qui peut aider les médecins à guider la radiothérapie anticancéreuse.

Chez les prématurés, un supplément d'oxygène peut être nécessaire, mais les médecins ne disposent pas d'une lecture tissulaire fiable de la concentration en oxygène. D'autres versions miniaturisées de cet appareil pourraient aider à mieux gérer l'exposition à l'oxygène chez les prématurés dans le cadre d'une crèche de soins intensifs et aider à minimiser certaines des conséquences négatives d'une exposition excessive à l'oxygène, telles que la rétinopathie du prématuré ou une maladie pulmonaire chronique.

La technologie pourrait être encore améliorée en logeant le capteur afin qu'il puisse survivre à long terme dans le corps. Miniaturiser davantage le dispositif simplifierait également le processus d'implantation, qui nécessite actuellement une intervention chirurgicale. De plus, la plate-forme optique du capteur pourrait être facilement adaptée pour mesurer d'autres biochimies dans le corps. En changeant simplement la plate-forme qui a été construite pour le capteur d'oxygène, l'appareil peut être modifié pour mesurer, par exemple, le pH, les espèces réactives de l'oxygène, le glucose ou le dioxyde de carbone. Si l'emballage pouvait être plus petit, le dispositif pourrait être injecté dans le corps avec une aiguille ou par chirurgie laparoscopique, ce qui rendrait l'implantation encore plus facile.