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ACTU LDS : Une nouvelle technique d’impression 3D permet de créer un capteur sur un poumon en mouvement

Des scientifiques de l’Université du Minnesota ont développé une nouvelle technique de fabrication additive pour imprimer des capteurs sur des organes en mouvement, comme les poumons ou le cœur. Ils ont recours à la capture de mouvement pour aider l’imprimante 3D à adapter son chemin d’impression à l’activité de la surface biologique. Cette avancée a de multiples cas d’usages, comme la surveillance des patients ou encore le traitement des plaies.

Des chercheurs du College of Science and Engineering (CSE) de l’Université du Minnesota ont réussi à imprimer en 3D des capteurs directement sur des organes en mouvement. Leurs travaux ont été publiés le 17 juin 2020 dans la revue scientifique Science Advances. La recherche a été en partie soutenue par l’entreprise spécialisée dans les technologies médicales Medtronic et l’Institut national d’imagerie biomédicale et de bioingénierie des National Institutes of Health.

SURVEILLER, PANSER, SOIGNER…

Dans leur publication, le groupe de scientifiques estime que cette nouvelle technique d’impression 3D pourrait permettre de fabriquer « des dispositifs et des capteurs biomédicaux souples et adaptés à la peau et à l’intérieur du corps » pour la surveillance des patients, le traitement des plaies et l’augmentation de la fonction des organes. Par exemple, les mesures spatiotemporelles de la déformation des poumons sous ventilation mécanique peuvent fournir des informations précieuses pour l’étude de la mécanique respiratoire, le diagnostic des maladies pulmonaires chroniques et les thérapies du cancer du poumon.

Cette nouvelle recherche est en fait le perfectionnement d’une technique d’impression 3D découverte il y a deux ans par cette même équipe. Elle permettait d’imprimer des éléments électroniques directement sur la peau d’une main qui se déplaçait de gauche à droite ou qui tournait.

REPOUSSER LES LIMITES DE L’IMPRESSION 3D

« Nous repoussons les limites de l’impression 3D d’une manière que nous n’aurions jamais imaginée il y a quelques années« , a déclaré Michael McAlpine, professeur de génie mécanique à l’Université du Minnesota et auteur principal de l’étude. « L’impression 3D sur un objet en mouvement est déjà assez difficile mais c’était tout un défi de trouver un moyen d’imprimer sur une surface qui se déformait en se dilatant et en se contractant. »

En effet, la fabrication additive n’est pas adaptée aux surfaces biologiques vivantes généralement molles et qui sont constamment en mouvement. Cette géométrie variable dans le temps limite fondamentalement les applications des systèmes d’impression 3D classiques qui reposent sur une maquette CAO préalablement définie puis transférée sur une surface inerte.

Les chercheurs ont commencé dans le laboratoire avec une surface en forme de ballon et une imprimante 3D spécialisée. Ils ont utilisé des marqueurs de suivi de capture de mouvement (motion capture), un peu comme ceux utilisés dans les films pour créer des effets spéciaux, pour aider l’imprimante 3D à adapter son chemin d’impression aux mouvements de contraction de la surface biologique. Les chercheurs sont ensuite passés à un poumon d’animal qui a été gonflé artificiellement. Ils ont réussi à imprimer un capteur souple à base d’hydrogel (gel insoluble dans l’eau) directement sur l’organe. D’après les chercheurs, cette technique pourrait également être utilisée à l’avenir pour imprimer en 3D des capteurs sur un cœur qui bat.

COMBINER IMPRESSION 3D ET ROBOTIQUE MÉDICALE

« Il s’agit d’un grand pas en avant vers l’objectif de combiner la technologie d’impression 3D avec les robots chirurgicaux », a déclaré Michael McAlpine. « À l’avenir, l’impression 3D ne se limitera pas à l’impression mais fera partie d’un système robotique autonome plus vaste« , poursuit-il. Il explique que cette combinaison, impression 3D et robotique, aurait pu être très intéressante pour surveiller les patients atteints du SARS-CoV-2. Pour éviter la contamination du personnel médical, les robots chirurgicaux auraient ainsi pu imprimer des capteurs sur les poumons des patients.

Source : Alice Vitard, « Une nouvelle technique d’impression 3D permet de créer un capteur sur un poumon en mouvement« , Usinedigitale le 18.06.20

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