Des chercheurs ont mis au point un mini-robot souple à ingérer permettant de prélever des échantillons gastriques et de mesurer son acidité en quasi temps réel. Ne comportant ni batterie, ni puce, le robot glisse sur la paroi gastrique à la manière d’un manchot glissant sur son ventre, en étant guidé de l’extérieur par un aimant portatif. La technologie pourrait constituer une alternative moins invasive et potentiellement plus accessible aux endoscopies classiques.
Les maladies gastro-intestinales provoquent près de 8 millions de décès par an, en partie en raison des limitations en matière de ressources médicales et d’accès aux soins. Leur diagnostic repose principalement sur les consultations généralistes qui font le tri parmi les patients et orientent ceux nécessitant des soins hospitaliers.
Les outils de diagnostic de base pour les affections gastro-intestinales, tels que l’endoscopie, sont principalement utilisés pour la détection initiale d’anomalies et de leur évolution. Cependant, les médecins généralistes se heurtent souvent à des difficultés de diagnostic en raison du manque d’accès à ces outils et de leurs coûts élevés pour les patients.
D’autre part, bien que ces outils puissent détecter d’éventuelles anomalies gastro-intestinales, leur niveau de précision demeure limité, en particulier pour la détection de maladies complexes. Les examens sont également particulièrement invasifs et désagréables pour les patients, sans compter que leur utilisation nécessite généralement des compétences spécialisées.
SeroTab, le mini-robot endoscope du TechMed Center de l’Université de Twente, aux Pays-Bas, pourrait surmonter ces limitations en se proposant comme une alternative plus douce et potentiellement plus accessible aux endoscopes conventionnels.
« Nous présentons ici SeroTab, un mini-comprimé robotique souple ingérable et doté de capteurs, conçu pour permettre la mesure simultanée du pH et le prélèvement de liquides à des fins de prédiagnostic et de collecte de biomarqueurs à des endroits précis du tractus gastro-intestinal », écrivent les chercheurs dans leur étude parue le 8 mai dans la revue Science Advances.
Un déplacement guidé par magnétisme
Les récentes avancées en matière de technologies biomédicales ont permis de développer des capsules ingérables offrant des alternatives moins invasives aux endoscopes standards. Une fois ingérées, elles effectuent des mesures en temps réel des paramètres du liquide gastrique, offrant ainsi un aperçu de l’intégrité gastro-intestinale et de l’état physiologique global du patient.
Cependant, ces dispositifs sont généralement passifs, c’est-à-dire que leurs mouvements sont uniquement induits par le péristaltisme naturel du tube digestif, ce qui limite leur capacité à effectuer des échantillonnages ciblés. Leurs composants électroniques entravent également leur miniaturisation et leur biocompatibilité.
(A) Processus d’ingestion et navigation magnétique du SeroTab vers une zone ciblée de l’estomac, suivis d’un prélèvement de suc gastrique déclenché par la chaleur et d’une mesure du pH assistée par ultrasons. ((B) Schéma en vue éclatée illustrant la composition multi-matériaux du dispositif, présentant une structure interne canal-cavité et trois composants fonctionnels clés : (C) Couche MPC permettant la locomotion magnétique inspirée du pingouin. (D) Couche Alu-SMP pour le pompage de liquide activé par la chaleur. (E) Structure à base d’hydrogel, lisible par ultrasons, conçue pour la mesure du pH in situ et l’analyse ultérieure des biomarqueurs. © Wang et al.
SeroTab ne comporte aucun composant électronique embarqué autonome, comme une batterie, une puce ou un moteur, et s’appuie uniquement sur le magnétisme pour se déplacer à l’intérieur du tube digestif. Il possède une structure externe souple à base de silicone et d’hydrogel qui se gonfle au contact de l’acide gastrique, facilitant son ingestion.
Afin de se positionner correctement et de se déplacer à la surface des parois internes du tube digestif, il intègre des particules magnétiques qui réagissent à un aimant portatif appliqué contre la peau du patient. Le guidage par aimant le fait alors se courber légèrement et glisser le long de la paroi digestive.
« Cette légère courbure et son mouvement s’inspirent d’un manchot glissant sur son ventre », explique Venkat Kalpathy Venkiteswaran, auteur principal de l’étude, dans un communiqué de l’Université de Twente. En d’autres termes, « SeroTab est doté d’un corps à courbure adaptative actionné magnétiquement, lui permettant de naviguer à travers des structures anatomiques complexes jusqu’à des régions gastriques spécifiques », selon l’étude.
La capsule peut également prélever des échantillons de liquide gastrique à la demande et mesurer son niveau d’acidité en quasi temps réel. Pour ce faire, elle active une petite pompe interne par chauffage radiofréquence et aspire le liquide à l’intérieur d’une chambre interne. Cette chambre peut également être récupérée à la fin de la procédure pour être analysée.
« Un hydrogel sensible au pH, intégré à la chambre et contenant des disques métalliques biocompatibles, permet une mesure du pH par ultrasons sur une plage physiologiquement pertinente (pH 2 à 7) et préserve l’échantillon pour un profilage métabolomique non ciblé », précisent les chercheurs. L’ensemble de la procédure durerait moins de 20 minutes en moyenne.
Lors d’essais sur des modèles animaux, le dispositif a mesuré avec succès les variations de pH et les modifications métaboliques induites par des médicaments. D’après l’équipe, la capsule pourrait encore être améliorée pour détecter d’autres anomalies gastro-intestinales telles que les saignements et les changements de température.
Source : Science Advances