Espion dans le ventre
Des chercheurs de l'ETH Zurich et de l'Empa ont mis au point un pansement doté d'une fonction de capteur. Celui-ci permet de refermer les plaies après une opération dans l'abdomen. Le pansement en polymère avertit avant que des fuites dangereuses ne se produisent au niveau des sutures du tractus gastro-intestinal.
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En bref
- Un nouveau pansement chirurgical destiné aux opérations dans l'abdomen ne se contente pas de refermer la plaie, il indique également de manière précoce si une fuite est en train de se former.
- Une éventuelle fuite peut être détectée par échographie et tomographie assistée par ordinateur.
- Les scientifiques de l'ETH Zurich et de l'Empa souhaitent maintenant amener le patch à l'h?pital.
Après une opération de l'estomac ou de l'intestin, elles sont particulièrement redoutées : les fuites au niveau des sutures, par lesquelles le contenu du tube digestif s'écoule dans l'abdomen. "Aujourd'hui encore, de telles fuites représentent une complication potentiellement mortelle", explique Inge Herrmann, professeure en systèmes nanoparticulaires à l'ETH Zurich et chercheuse à l'Empa à Saint-Gall.
L'idée de sceller ensuite les tissus suturés dans la cavité abdominale avec un pansement a certes déjà fait son chemin dans les salles d'opération. Mais les pansements utilisés, composés d'un matériau contenant des protéines, se dissolvent trop rapidement au contact des sucs digestifs. Des chercheurs du groupe de Herrmann ont donc cherché de nouvelles solutions en collaboration avec Andrea Schlegel, chirurgienne à l'H?pital universitaire de Zurich.
Au cours des dernières années, les scientifiques ont développé un pansement composé de polymères qui forment un hydrogel, c'est-à-dire qui peuvent absorber des liquides. Les polymères se réticulent alors avec le tissu intestinal et rendent la plaie étanche. Le pansement empêche ainsi les sucs digestifs acides et les résidus alimentaires chargés de germes de s'échapper du tube digestif et de déclencher une péritonite, voire une septicémie potentiellement mortelle.
Un capteur réagit à l'acide et aux enzymes
Les chercheurs sont maintenant allés encore plus loin : "Les chirurgiens nous ont dit qu'ils avaient certes une vue précise du champ opératoire pendant une intervention, aussi compliquée soit-elle, mais qu'une fois la cavité abdominale fermée, ils étaient "aveugles" et ne remarquaient éventuellement les fuites que lorsqu'il était trop tard", explique Alexandre Anthis, postdoctorant dans le groupe de Herrmann et codéveloppeur du patch.
"Le projet de pansement intestinal suscite déjà un grand intérêt de la part du corps médical".Inge Herrmann
Les chercheurs ont donc équipé leur patch de capteurs non électroniques qui indiquent déjà avant que les sucs digestifs ne puissent s'écouler dans la cavité abdominale. Ces capteurs sont des structures protéiques ou des sels intégrés dans le patch, qui réagissent soit aux changements de pH provoqués par l'acide gastrique qui s'échappe, soit à certaines enzymes de l'intestin. Lorsque les éléments du capteur entrent en contact avec les sucs digestifs, leur structure se modifie, ce que les médecins peuvent reconna?tre de l'extérieur du corps gr?ce à des procédés d'imagerie.
Forme frappante
Comme le souligne la chercheuse dans le dernier numéro de la revue spécialisée. page externeSciences avancées ils ont réussi à équiper les éléments de détection de manière à ce que leur réaction soit également détectable par tomographie assistée par ordinateur (CT). Cela a été possible gr?ce à une combinaison de sels solubles et d'oxyde de tantale insoluble qui a permis aux scientifiques de donner aux éléments de détection une forme visible sur l'image CT. "Au Contact du liquide digestif, le capteur change de forme, passant par exemple d'une surface ronde remplie à un anneau", explique Benjamin Suter, doctorant dans le groupe Herrmann et premier auteur de la nouvelle étude.
Les chercheurs ont déjà développé les éléments capteurs dans un travail publié l'année dernière, à l'époque sans fonction de modification de la forme. En outre, il n'était alors pas encore possible de détecter le changement de structure dans le pansement après une réaction du capteur par scanner, mais uniquement par ultrasons. Désormais, la modification est reconnaissable avec les deux méthodes d'imagerie.
"Un capteur dont la forme se distingue désormais clairement des structures anatomiques sur l'image du scanner et de l'échographie pourrait à l'avenir éviter toute ambigu?té dans le diagnostic", explique Herrmann. Le patch intestinal pourrait ainsi non seulement réduire le risque de complications après une opération abdominale, mais aussi raccourcir les séjours hospitaliers et économiser des frais de santé. "Le projet de patch intestinal suscite déjà un grand intérêt de la part du corps médical", explique la professeure de l'ETH. Il s'agit maintenant de faire avancer l'application de cette innovation cliniquement pertinente dans la pratique.
De jeunes chercheurs récompensés
L'équipe de chercheurs fonde actuellement la start-up page externeVeltist. Spin-off de l'ETH Zurich et de l'Empa, la future entreprise de technologie médicale entend développer et commercialiser des matériaux qui, en chirurgie, contribueront à une fermeture optimale des plaies et à une meilleure guérison. Elle souhaite ainsi contribuer à éviter les complications redoutées d'une septicémie ou d'une péritonite. Outre le "MaP 2022 Award" de l'ETH Zurich pour la meilleure thèse de doctorat dans le domaine des "Materials and Processes", Alexandre Anthis a également re?u l'une des très convoitées ETH Pioneer Fellowships, ainsi que le prix de la recherche Empa.
Ceci est une version abrégée et modifiée d'une page externeCommuniqué de presse de l'Empa, rédigé par Andrea Six.
Référence bibliographique
Suter B, Anthis AHC, Zehnder AK, Mergen V, Rosendorf J, Gerken LRH, Schlegel AA, Korcakova E, Liska V, Herrmann IK : Surgical Sealant with Integrated ShapeMorphing Dual Modality Ultrasound and Computed Tomography Sensors for Gastric Leak Detection ; Advanced Science, 5 juin 2023, doi : page externe10.1002/advs.202301207