Un échantillon du film « magnétoélectrique », sur un lit de riz non cuit pour l’échelle
Pour le traitement de certaines maladies neurologiques, les médecins se tournent de plus en plus vers les implants à piles qui stimulent certaines parties du cerveau. Cependant, les scientifiques en ont maintenant développé un qui est alimenté de l’extérieur par des champs magnétiques.
Habituellement, pour des maladies comme l’épilepsie ou la maladie de Parkinson, des électrodes stimulant les neurones peuvent être insérées chirurgicalement dans le cerveau. Ces électrodes sont reliées à un dispositif distinct, de type stimulateur cardiaque, alimenté par des piles, qui est implanté sous la peau ailleurs dans le corps. Bien que la pile puisse être rechargeable, elle finira par s’user et devra être remplacée par une intervention chirurgicale.
Comme alternative, les chercheurs ont étudié des méthodes permettant d’alimenter sans fil les implants cérébraux, uniquement lorsqu’ils sont nécessaires. Et si des sources d’énergie telles que les ultrasons, les ondes radio et la lumière ont été proposées, les scientifiques de l’université Rice de Houston, au Texas, affirment que toutes ces sources sont soit sujettes à des interférences avec les tissus biologiques, soit produisent des quantités de chaleur nocives.
Sous la direction d’Amanda Singer, une étudiante diplômée, ils ont mis au point un stimulateur neural alimenté par des ondes magnétiques. Il se présente sous la forme d’un mince film rectangulaire – de la taille d’un grain de riz – et se compose de deux couches de matériau.
La première de ces couches est une feuille magnéto restrictive faite de fer, de bore, de silicium et de carbone. Lorsqu’elle est soumise à un champ magnétique, elle vibre au niveau moléculaire. La deuxième couche est un cristal piézoélectrique qui convertit les vibrations de la feuille en tension électrique. Un circuit intégré module ensuite cette tension, abaissant sa fréquence au point que les neurones y répondent.
Cette technologie a été testée avec succès sur des rats
Lors de tests en laboratoire, les rats ont reçu un des implants sous la peau de leur tête – cet implant était à son tour connecté à une électrode qui se prolongeait dans le centre de récompense de leur cerveau. Libres de se déplacer dans leur enclos, les rongeurs ont montré une préférence pour les zones où un champ magnétique activait l’appareil.
« Nos résultats suggèrent que l’utilisation de matériaux magnétoélectriques pour la distribution d’énergie sans fil est plus qu’une idée nouvelle », déclare Jacob Robinson, auteur correspondant d’un article sur cette recherche. « Ces matériaux sont d’excellents candidats pour la bioélectronique sans fil de qualité clinique ».
http://news.rice.edu/2020/06/08/rice-team-makes-tiny-magnetically-powered-neural-stimulator/
https://www.cell.com/neuron/pdf/S0896-6273(20)30365-2.pdf
