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Un implant auto-alimenté permet de suivre la guérison d'une fusion vertébrale

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Des ingénieurs de l'université de Pittsburgh ont créé un implant auto-alimenté qui peut suivre la guérison de la colonne vertébrale tout en fournissant un soutien mécanique. Le dispositif peut être imprimé en 3D afin de s'adapter parfaitement à un patient donné et ses propriétés mécaniques peuvent également être facilement réglées pour s'adapter à chaque situation. La cage de fusion vertébrale contient un nanogénérateur triboélectrique qui crée de l'électricité lorsqu'il est mis sous pression par la colonne vertébrale

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Celle-ci alimente un capteur embarqué qui mesure la pression sur la cage, ce qui est une indication de la guérison de la colonne vertébrale.

Les cages de fusion vertébrale sont souvent insérées par les chirurgiens pour fournir un soutien après les opérations de fusion. Toutefois, il s'agit généralement de solutions standard qui ne sont pas particulièrement adaptées à chaque patient. Cette dernière innovation technologique vise à améliorer cette situation, non seulement en rendant la conception plus personnalisable, mais aussi en introduisant un capteur autoalimenté qui fournit des informations sur la guérison de la colonne vertébrale.

"Les cages de fusion vertébrale sont largement utilisées dans les opérations de fusion vertébrale, mais elles sont généralement fabriquées en titane ou en matériaux polymères PEEK (un thermoplastique d'ingénierie semi-cristallin à haute performance) avec certaines propriétés mécaniques", a déclaré Amir Alavi, l'un des développeurs du nouveau dispositif. "La rigidité de nos cages intersomatiques métamatériales peut être facilement réglée. L'implant peut être imprimé en 3D sur la base de l'anatomie spécifique du patient avant l'intervention chirurgicale, ce qui en fait un ajustement beaucoup plus naturel."

Le capteur auto-alimenté utilise un nanogénérateur triboélectrique qui produit de petites quantités d'électricité lorsqu'il est soumis à la pression de la colonne vertébrale. À l'aide d'un appareil à ultrasons externe, un clinicien peut lire les données de l'implant et se faire une idée de la façon dont la colonne vertébrale guérit.

"Les implants intelligents peuvent fournir un biofeedback en temps réel et offrir de nombreux avantages thérapeutiques et diagnostiques", a déclaré Alavi. "Mais il est très difficile d'intégrer des circuits ou des sources d'énergie encombrants dans la petite surface des implants. La solution consiste à utiliser la matrice de l'implant comme support de détection active et de collecte d'énergie. C'est ce sur quoi nous nous sommes concentrés."

Jusqu'à présent, les chercheurs ont testé le dispositif sur des cadavres humains, et espèrent passer bientôt à des études sur des animaux. La technologie de communication des données a également un potentiel dans d'autres dispositifs implantables, tels que les stents et les prothèses articulaires.

"Il s'agit d'un implant unique en son genre qui tire parti des progrès réalisés dans le domaine des nanogénérateurs et des métamatériaux pour intégrer la multifonctionnalité dans le tissu des implants médicaux", a déclaré M. Alavi. "Cette avancée technologique va jouer un rôle majeur dans l'avenir des dispositifs implantables"

Étude dans Advanced Functional Materials : Implants métamatériaux autoalimentés spécifiques aux patients pour détecter la progression de la guérison osseuse

Via : Université de Pittsburgh