Des chercheurs de l’Université Rice ont développé un matériau magnétoélectrique qui convertit un champ magnétique en champ électrique. Le matériau peut être formulé de telle sorte qu’il puisse être injecté dans le corps, à proximité d’un neurone, puis un champ magnétique alternatif peut être appliqué à la zone depuis l’extérieur du corps. Les champs magnétiques sont très utiles dans ce contexte, car ils peuvent facilement pénétrer dans les tissus sans causer de dommages. Cet effet magnétoélectrique produit un petit courant électrique à proximité du neurone, le stimulant efficacement, sans avoir recours à des implants invasifs. Jusqu’à présent, les chercheurs ont montré que la technologie peut combler un nerf sciatique complètement sectionné chez le rat, ce qui suggère qu’elle pourrait potentiellement être utilisée comme composant de neuroprothèses.
La stimulation neuronale peut avoir toutes sortes d’effets thérapeutiques intéressants et passionnants, mais l’implantation de stimulateurs neuronaux est invasive et peut nécessiter un retrait ultérieur en raison d’une panne de l’appareil ou simplement pour changer une pile. Une substance présente dans des dimensions suffisamment petites pour passer à travers une aiguille hypodermique, mais produisant ensuite un effet neurostimulateur similaire sous l’influence d’un dispositif mini-invasif positionné à l’extérieur du corps présente des avantages évidents par rapport à un implant conventionnel.
« Nous avons demandé : ‘Pouvons-nous créer un matériau qui ressemble à de la poussière ou qui soit si petit qu’en en plaçant juste une pincée à l’intérieur du corps, vous pourriez stimuler le cerveau ou le système nerveux ?' », a déclaré Joshua Chen, un chercheur. chercheur impliqué dans l’étude. « En gardant cette question à l’esprit, nous avons pensé que les matériaux magnétoélectriques étaient des candidats idéaux pour une utilisation en neurostimulation. Ils réagissent aux champs magnétiques, qui pénètrent facilement dans le corps, et les convertissent en champs électriques – un langage que notre système nerveux utilise déjà pour relayer les informations.
Le matériau se compose des éléments suivants : une couche piézoélectrique de titanate de plomb et de zirconium entre deux couches magnétostrictives d’alliages de verre métallique, sur lesquelles du platine, de l’oxyde de hafnium et de l’oxyde de zinc ont été superposés. Les composants magnétostrictifs du matériau vibrent lorsqu’un champ magnétique alternatif est appliqué. « Cette vibration signifie qu’elle change fondamentalement de forme », a déclaré Gauri Bhave, un autre chercheur impliqué dans l’étude. « Le matériau piézoélectrique est quelque chose qui, lorsqu’il change de forme, crée de l’électricité. Ainsi, lorsque ces deux éléments sont combinés, la conversion que vous obtenez est que le champ magnétique que vous appliquez depuis l’extérieur du corps se transforme en champ électrique.
Jusqu’à présent, les chercheurs ont montré que la technologie peut restaurer la fonction d’un nerf sciatique complètement sectionné chez le rat. « Nous pouvons utiliser ce métamatériau pour combler le fossé d’un nerf brisé et restaurer des vitesses de signal électrique rapides », a déclaré Chen. « Dans l’ensemble, nous avons pu concevoir de manière rationnelle un nouveau métamatériau qui surmonte de nombreux défis en neurotechnologie. Et plus important encore, ce cadre de conception de matériaux avancés peut être appliqué à d’autres applications telles que la détection et la mémoire en électronique.
Étude dans un journal Matériaux naturels: Métamatériaux magnétoélectriques auto-rectifiants pour la stimulation neuronale à distance et la restauration de la fonction motrice
Via : Université Rice