Un nouvel adhésif mécaniquement actif combat l'atrophie musculaire

22 novembre 2022 Par Jim Hammerand

Prototypes de dispositifs adhésifs tissulaires en gel-élastomère-nitinol mécaniquement actifs (MAGENTA) fabriqués avec un ressort en nitinol et une isolation en élastomère, avec un centime pour l'échelle [Photo gracieuseté du Wyss Institute de l'Université Harvard]

Ils l'appellent MAGENTA, un acronyme pour adhésif tissulaire gel-élastomère-nitinol mécaniquement actif. Des chercheurs du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering de l'Université de Harvard et de la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences ont testé avec succès MAGENTA sur un modèle animal et ont publié leur étude dans Nature Materials.

"Avec MAGENTA, nous avons développé un nouveau système intégré multi-composants pour la mécanostimulation du muscle qui peut être directement placé sur le tissu musculaire pour déclencher des voies moléculaires clés pour la croissance", a déclaré l'auteur principal David Mooney, membre du corps professoral fondateur de Wyss, dans un communiqué de presse. "Alors que l'étude fournit d'abord [la] preuve de concept que les mouvements d'étirement et de contraction fournis de manière externe peuvent prévenir l'atrophie dans un modèle animal, nous pensons que la conception de base de l'appareil peut être largement adaptée à divers contextes pathologiques où l'atrophie est un problème majeur ."

Le système MAGENTA utilise un ressort en nitinol, un alliage nickel-titane utilisé dans les dispositifs médicaux pour ses capacités de mémoire de forme. Lorsqu'il est chauffé, le ressort en nitinol s'actionne rapidement, contrôlé par une unité à microprocesseur programmée avec la fréquence et la durée des cycles d'étirement et de contraction.

Un matériau élastomère isole le ressort en nitinol du dispositif MAGENTA, qui est fixé au tissu musculaire avec un « adhésif résistant ». L'appareil transmet la force mécanique profondément dans le muscle lorsqu'il est aligné avec l'axe naturel du mouvement musculaire.

[Illustration avec l'aimable autorisation du Wyss Institute de l'Université de Harvard]

Les chercheurs ont ensuite mis l'appareil sur des pattes de souris et les ont mis dans un plâtre pendant jusqu'à deux semaines.

"Alors que les muscles non traités et les muscles traités avec l'appareil mais non stimulés se sont atrophiés de manière significative pendant cette période, les muscles activement stimulés ont montré une réduction de la fonte musculaire", a déclaré Sungmin Nam, premier auteur et boursier en développement technologique Wyss, dans le communiqué de presse. "Notre approche pourrait également favoriser la récupération de la masse musculaire déjà perdue au cours d'une période d'immobilisation de trois semaines et induire l'activation des principales voies de mécanotransduction biochimiques connues pour déclencher la synthèse des protéines et la croissance musculaire."

Ces images montrent le dispositif MAGENTA, à quoi il ressemble lorsqu'il est implanté sur un muscle du mollet de la souris et le déplacement provoqué par le dispositif. [Image reproduite avec l'aimable autorisation du Wyss Institute de l'Université Harvard]

Les chercheurs ont également expérimenté l'utilisation de la lumière pour actionner l'appareil, en remplaçant les fils qui relient le ressort en nitinol au microprocesseur. La lumière laser qui brillait à travers la peau était capable d'actionner l'appareil, mais n'atteignait pas les mêmes fréquences, le tissu adipeux absorbant apparemment une partie de la lumière.

Les chercheurs ont déclaré qu'ils pensaient que les performances et la sensibilité de l'appareil à la lumière pouvaient être améliorées.

"Les capacités générales de MAGENTA et le fait que son assemblage peut être facilement mis à l'échelle de quelques millimètres à plusieurs centimètres pourraient le rendre intéressant en tant que pièce maîtresse de la future mécanothérapie non seulement pour traiter l'atrophie, mais peut-être aussi pour accélérer la régénération de la peau, du cœur et d'autres endroits qui pourraient bénéficier de cette forme de mécanotransduction », a déclaré Nam.