Un nouveau micro-implant révolutionne les implants cochléaires internes sans dispositifs externes

ParisDes chercheurs du MIT, du Massachusetts Eye and Ear, de la Harvard Medical School et de l'Université de Columbia ont développé un minuscule microphone pouvant être implanté à l'intérieur du corps. Cette innovation pourrait permettre de créer des implants cochléaires entièrement internes. Actuellement, les implants cochléaires utilisent des dispositifs externes, ce qui peut être gênant pour les utilisateurs. Le nouveau microphone pourrait résoudre ce problème.

L'équipe a conçu un petit capteur avec un matériau sûr pour le corps et capable de générer de l'électricité lorsqu'il est en mouvement. Ce capteur détecte les minuscules mouvements du tympan. Le microphone exploite cette caractéristique pour capter le son.

Le microphone implantable présente plusieurs caractéristiques principales :

• Matériau piézoélectrique biocompatible
• Dimensions de 3 millimètres sur 3 millimètres
• Épaisseur de 200 micromètres
• Amplificateur à faible bruit pour améliorer le signal

Le microphone est orienté vers l'umbo, une partie de l'oreille moyenne. L'umbo se déplace légèrement, de quelques nanomètres. L'équipe a conçu l'UmboMic pour détecter ces infimes mouvements. L'UmboMic est composé de deux couches de polyfluorure de vinylidène (PVDF) entourant un circuit imprimé flexible (PCB). Ce dispositif est extrêmement petit, de la taille d'un grain de riz.

Les couches PVDF se plient et génèrent des charges électriques lorsque l'umbo bouge. Des électrodes sur la couche PCB mesurent ces charges. L'appareil réduit le bruit grâce à une conception en « sandwich PVDF ». Une couche produit une charge positive, tandis que l'autre produit une charge négative. Cette conception élimine les interférences électriques.

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La fabrication du capteur était difficile. Le PVDF ne fonctionne pas bien à haute température, mais il était nécessaire d'appliquer une chaleur élevée pour utiliser du titane. L'équipe a résolu ce problème en ajoutant progressivement le titane et en utilisant un dissipateur thermique pour maintenir le PVDF au frais.

L’amplificateur à faible bruit conçu par l’équipe a permis d’amplifier les faibles vibrations de l’umbo sans ajouter de bruit parasite. Ils l’ont testé sur des osselets provenant de cadavres et ont découvert que l’UmboMic fonctionnait efficacement. Il était compatible avec la gamme des sons de la parole humaine et savait distinguer des sons très faibles du bruit de fond.

Les chercheurs ont découvert que les performances du capteur varient en fonction de la structure de l'oreille. Les mouvements de l'umbo diffèrent légèrement d'une personne à l'autre. Les prochaines étapes de leur recherche consisteront à étudier des animaux vivants afin de mieux comprendre ces variations. Ces études permettront d'observer le fonctionnement du UmboMic une fois implanté.

L'équipe cherche une solution pour protéger le capteur, afin qu'il reste opérationnel dans le corps pendant une décennie et puisse détecter les vibrations avec flexibilité. Les matériaux d'implantation courants comme le titane sont trop rigides pour l'UmboMic. L'équipe examinera différentes matières et méthodes pour son emballage et son attachement.

L'étude, publiée dans le Journal of Micromechanics and Microengineering, a reçu des financements des National Institutes of Health, de la National Science Foundation, de la Fondation Cloetta à Zurich, en Suisse, et du Fonds de recherche de l'Université de Bâle, en Suisse.