Les capsules de gel magnétique pourraient faire progresser à la fois la robotique et la médecine

Polymères magnétiques

Prof. Abdon Pena-Francesch, chef du laboratoire BioInspired Materials à l’Université du Michigan, et son équipe ont développé un gel aux propriétés magnétiques – bien qu’il soit composé exclusivement de molécules à base de carbone. Ce gel magnétique, appelé « aimants TEMPO », peut être attiré par d’autres matériaux magnétiques et répondre aux champs magnétiques. Cela permet une manipulation à distance du gel. Par exemple, une capsule dans l’estomac pourrait être dirigée pour effectuer une chirurgie ou délivrer un médicament.

Source: University of Michigan

Les propriétés magnétiques de ce gel à base de TEMPO sont plus faibles que celles des aimants à base de métal, mais cela peut constituer un avantage pour les applications biomédicales et certaines robotique souple. Par exemple, l’IRM pourrait être utilisée en combinaison avec cette technologie, où un aimant plus fort rendrait l’IRM essentiellement aveugle. Ainsi, dans ce cas, l’IRM peut être utilisée pour surveiller les effets d’une capsule médicale, si un médicament a été correctement délivré et où, ou les mouvements d’une capsule de gel magnétique dans le tractus digestif.

Les prochaines étapes

L’étape suivante de ce projet spécifique sera de rendre ce type de gel biodégradable, permettant une plus grande tolérance par le corps humain, ainsi que la possibilité de l’utiliser dans la nature sans se soucier de la contamination et de la pollution.

En plus des gels magnétiques, l’impression 3D/la fabrication additive devrait également stimuler la robotique souple. Le durcissement lent, élastoplastique offre de bonnes options pour les prothèses qui dépassent les options existantes. Nous discutons de cette connexion croissante entre les domaines émergents de la robotique souple et l’impression 3D dans notre article “Hands Like a Human: New Additive Manufacturing Helps Soft Robotics Go Real”.

Nous avons également examiné l’industrie de l’impression 3D dans son ensemble dans l’article “Top 10 Additive Manufacturing And 3D Printing Stock to Watch”.

S’éloigner de la robotique dure

À l’heure actuelle, les robots sont devenus discrètement une partie importante de nos vies. Mais cela a surtout été limité aux conceptions d’bras robotiques industriels lourds. Plus récemment, les drones et les petits robots de livraison ou logistiques commencent à prendre en charge encore plus de tâches et à gagner en importance dans la guerre. Cependant, ces conceptions reposent toujours sur l’hydraulique et des systèmes lourds à base de métal.

Source: Unsplash

Des matériaux trop rigides limitent les applications pour les robots, avec, par exemple, une amplitude de mouvement limitée ou des difficultés à manipuler des objets délicats. La nature mécanique et métallique de la robotique a également été une limitation majeure dans son implémentation en médecine, comme les prothèses ou les nanorobots internes.

Robots souples

Il y a eu un effort important pour développer ce que l’on appelle un « robot souple », en utilisant des plastiques, des polymères, des fils métalliques ou d’autres composants plus flexibles. Des conceptions plus souples devraient permettre de nouveaux concepts, davantage inspirés par la nature, à utiliser lors de la construction d’un robot, comme nous l’avons discuté dans notre article “How Robotics Can Take a Cue From Nature”.

• Ils doivent être reliés à une source d’alimentation.
• Ils sont souvent limités à quelques formes ou mouvements prédéterminés.
• Ils sont assez lourds.

Source: Youtube

Une idée pour éliminer ces limitations est d’utiliser des aimants au lieu de pièces métalliques rigides. Cela supprime le besoin d’une source d’alimentation externe et offre plus de flexibilité et de diversité de formes et de mouvements possibles.

Mais les aimants métalliques restent lourds. Ils sont aussi, la plupart du temps, toxiques dans une certaine mesure, ce qui rend leur utilité dans les applications médicales très limitée. Et c’est dommage, étant donné que l’interaction des robots avec des tissus souples et fragiles pour les besoins médicaux est l’une des applications les plus prometteuses de la robotique souple.

Cependant, aucune loi physique ne stipule que les aimants doivent nécessairement être faits de métal. Les propriétés magnétiques sont la seule exigence. Et d’autres matériaux peuvent répondre à ce critère – tout comme les aimants TEMPO.

Actions de robotique souple ou magnétique

1. Stereotaxis

Stereotaxis est un leader de la télérobotique médicale. Son système Genesis RMN (Robotic Magnetic Navigation) utilise des champs magnétiques pour guider les cathéters dans le corps d’un patient. Il est notamment utilisé en chirurgie cardiaque et dans d’autres traitements endovasculaires.

C’est le seul robot disponible dans ce secteur, qui diffère de la chirurgie laparoscopique, dominée par Intuitive Surgical (ISRG) et les robots de chirurgie ouverte comme ceux de Stryker (SYK – robot Mako) et Medtronic (MDT – Mazor robotics). Nous avons discuté de ces 2 entreprises et d’autres dans notre article “Top 5 Robotic Surgery Stocks”.

Cette méthode élimine le besoin de cathéters rigides qui dépendent du contrôle manuel et de la force de l’opérateur, entraînant un risque plus élevé d’événements indésirables pour les patients.

De plus, la méthode traditionnelle d’implantation de cathéters nécessite des rayons X, qui entraînent une exposition aux radiations, en particulier pour le personnel médical effectuant régulièrement la procédure. Il est bien connu que cela peut provoquer le cancer chez les médecins et les infirmières pratiquant ces interventions.

Source: Stereoaxis

La procédure manuelle nécessite également de nombreuses compétences, ce qui requiert une formation coûteuse, et les taux de succès varient en fonction de l’opérateur et de son expérience.

Par contraste avec les méthodes classiques, la solution de Stereotaxis offre 72 % de complications en moins et 36 % d’exposition aux radiations en moins.

L’entreprise a déjà déployé son système dans plus de 100 hôpitaux et traité plus de 100 000 patients.

Comme Stereotaxis utilise déjà la navigation magnétique à distance pour les chirurgies, il est logique que l’entreprise se trouve en position idéale pour adopter l’émergence de la robotique magnétique organique. Et voir ses robots RMN devenir la base du déploiement dans les hôpitaux de la technologie de gel organique magnétique.

2. 3D Systems Corporation

Ce leader de l’industrie de l’impression 3D s’est également lancé dans le bioprinting en 2017 avec une collaboration de recherche avec United Therapeutics (UTHR). Il a également acquis le fabricant d’encre biologique Allevia en 2021. Et il a annoncé une collaboration avec CollPlant Biotechnologies (CLGN) en 2020.

Cette acquisition donne à 3D Systems une avance dans le domaine de l’impression de matériaux biologiques. Elle commercialise actuellement 3 modèles de son bioprinter Allevi.

Source: 3D Systems

En tant que producteur croissant de dispositifs médicaux et de prothèses imprimés en 3D ET leader du bioprinting, nous pouvons imaginer que l’entreprise pourrait être intéressée à trouver de nouvelles applications pour le gel organique magnétique contrôlé à distance.

Ainsi, si la robotique souple utilisant le gel magnétique devient une application médicale croissante, nous pouvons nous attendre à ce que 3D Systems fasse partie de cette révolution médicale et aide à imprimer en 3D les outils pertinents pour ces nouvelles thérapies.

(Nous avons exploré le domaine du bioprinting en profondeur dans notre article “Organs On Demand: Best 3D Bioprinting Stocks”).

3. Desktop Metal, Inc.

(DM )

Desktop Metal est un autre grand leader de l’impression 3D, avec plus de 650 brevets, plus de 250 matériaux possibles et 6 000 clients. L’un de ses principaux axes de concentration a été l’impression 3D métal, un objectif longtemps recherché par l’industrie de l’impression 3D.

Il est également actif dans le secteur de la santé, à partir de l’acquisition de l’allemande EnvisionTEC, qui comprend la technologie de soins dentaires. Cela s’accompagne d’un partenariat stratégique avec le leader de l’orthodontie Align Technology.

La fusion avec EnvisionTEC a également aidé Desktop Metal à développer son imprimante 3D Desktop Health. Il s’agit davantage d’une imprimante de supports que d’une imprimante 3D de cellules/organes complètes. Cependant, si le bioprinting nécessite finalement de l’hydrogel ou d’autres polymères comme support de façon permanente, cela constituera un avantage technologique important pour Desktop Health.

Source: Desktop Metal

Bien que l’accent sur le bioprinting et la santé soit moins fort qu’avec 3D Systems, il n’est pas impossible que Desktop Metal s’intéresse également au potentiel de combiner l’impression 3D et les gels magnétiques organiques.

4. Soft Robotics

Cette société est cotée en privé et se concentre sur le développement de mGripAI, un robot à prise souple pour l’industrie de la transformation alimentaire, combiné à une vision 3D complète et à un système d’IA.

Source: Soft Robotics

Vous pouvez également le voir en action dans cette vidéo. Bien qu’il ne soit pas probable qu’il entre dans le segment médical, l’entreprise pourrait peut-être un jour s’intéresser à une version non toxique de la robotique souple magnétique pour un déploiement dans l’industrie alimentaire. Cela est particulièrement vrai si le gel magnétique organique peut être amélioré pour devenir biodégradable.