Selon le professeur Chris Zhang de l’Université de Saskatchewan, au Canada, les chances de succès d’une intervention chirurgicale en cas d’hémorragie cérébrale sont faibles. C’est ce constat qui l’a poussé à explorer l’utilisation de nanorobots dans l’objectif d’augmenter le taux de survie des patients. Ces systèmes sont désormais plus proches que jamais des essais cliniques, à en croire les avancées de son équipe.
Les nanorobots représentent une avancée majeure et très attendue pour la médecine. En raison de leur taille minuscule et de leur capacité à se déplacer à l’intérieur du corps, ils pourraient accéder à des zones autrement inaccessibles, permettant ainsi des interventions plus précises et efficaces que les techniques classiques.
Cependant, le développement de ces technologies pour des applications cliniques concrètes est freiné par les défis liés à la locomotion des nanorobots. Les principaux défis résident dans leur navigation à travers les vaisseaux sanguins, des chemins qu’ils doivent inévitablement emprunter pour atteindre les zones cibles. Pour cause, des lacunes dans les modèles mathématiques actuels utilisés pour leur conception.
Dans une étude récente, une équipe de l’Université de Saskatchewan, dirigée par le professeur Chris Zhang, a mis au point un modèle innovant pour optimiser le déplacement de ces minuscules machines. Ce modèle intègre des variables plus réalistes de la dynamique des fluides corporels, éléments parfois sous-estimés dans les précédentes approches. Il inclut de nouvelles données précises sur le mouvement sanguin et la mécanique des vaisseaux sanguins. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue Nature Communications.
Vers les premiers essais cliniques
L’un des modèles de calcul utilisés jusqu’à présent repose sur une théorie dite « de la force de résistance », ou RFT (pour « Resistance Force Theory »). Celle-ci vise à établir pour simplification qu’il n’existe pas d’interaction dynamique entre un nanorobot en mouvement et le fluide environnant. Selon les chercheurs, cette hypothèse pourrait engendrer des prédictions erronées sur le comportement des robots dans des conditions réelles, augmentant le risque d’échec lors des interventions. « Le modèle existant pour ces robots ne prend pas en compte les propriétés et le comportement du mouvement sanguin dans le corps humain », a déclaré Zhang dans un communiqué.
Le professeur et son équipe proposent une nouvelle théorie baptisée « théorie de l’interaction fluide-solide » (FSI). Elle repose sur le principe que le déplacement des mini-machines et la dynamique du fluide dans lequel elles évoluent s’influencent mutuellement.
Pour étudier le mouvement des robots, les scientifiques ont pris en compte divers facteurs élémentaires, notamment leur mode de propulsion ou d’activation, leur forme physique, et les caractéristiques du fluide. Le groupe a validé son modèle à travers une série de simulations comparant la FSI et la RFT. Selon les chercheurs, la théorie FSI permet de développer des prédictions plus précises et fiables sur le comportement des micro- et nanorobots dans des situations cliniques réelles.
À la suite de cette avancée, les scientifiques ont développé un prototype en utilisant l’impression 3D. Cette meilleure compréhension de l’interaction entre les systèmes et leur environnement a permis d’optimiser la forme, la taille et les mécanismes d’actionnement du robot pour accroître son efficacité et sa précision dans des applications médicales. Après avoir démontré le potentiel de la technologie à travers un système fonctionnel, l’équipe envisage désormais la possibilité de passer aux essais cliniques.
À l’avenir, les nanorobots pourraient potentiellement offrir des alternatives aux méthodes chirurgicales conventionnelles. Ils sont capables d’atteindre de très petits vaisseaux sanguins et d’intervenir dans certaines régions du cerveau, permettant ainsi de réparer directement les tissus endommagés ou même de stopper des pathologies. Ils pourraient aussi être utilisés pour des traitements ciblés, notamment dans des zones inopérables, comme les tumeurs profondément enfouies.