La plus petite puce injectable jamais réalisée laisse entrevoir une nouvelle médecine cybernétique

C’est la taille d’un acarien.

L’électronique devient imperceptiblement petite, ouvrant de nouvelles voies à la technologie médicale pour placer des dispositifs de surveillance et de traitement avancés à l’intérieur de nos corps.

Et les ingénieurs de l’université de Columbia viennent de faire la démonstration d’une nouvelle version révolutionnaire de cette technique, en créant le plus petit système monopuce jamais développé au monde, selon une étude récente publiée dans la revue Science Advances.

Cette nouvelle puce minuscule peut être implantée au moyen d’une aiguille hypodermique pour mesurer la température interne du corps, et potentiellement bien plus encore.

Une minuscule puce informatique a été implantée dans sept souris à la fois

L’implant créé par les ingénieurs de Columbia est d’une taille record, mais il est également innovant en ce qu’il existe tout simplement en tant que circuit électronique entièrement fonctionnel dont le volume total est inférieur à 0,1 millimètre cube. En d’autres termes, elle a la taille d’un acarien, et est bien plus compacte que le plus petit ordinateur du monde, qui est un dispositif en forme de cube de 0,01 pouce (0,3 mm) de côté. La nouvelle puce, plus petite, n’est visible qu’au microscope, et a repoussé les limites de la conception de l’alimentation et de l’ingéniosité des communications.

Généralement, les petits appareils électroniques comportent des modules de radiofréquence (RF) capables de transmettre et de recevoir des signaux électromagnétiques. Cette méthode génère des longueurs d’onde trop grandes pour provenir d’appareils aussi petits que le nouveau. Par ailleurs, les longueurs d’onde des ultrasons sont beaucoup plus petites à des fréquences spécifiques, car la vitesse du son est beaucoup plus lente que la vitesse de la lumière à laquelle se déplacent toutes les ondes électromagnétiques. Par conséquent, l’équipe d’ingénieurs colombienne a intégré un transducteur piézoélectrique capable de fonctionner comme une “antenne” pour la communication et l’alimentation sans fil à l’aide d’ondes ultrasonores.

Lorsqu’il est incorporé à un capteur de température à faible puissance pour transformer la puce en une sonde de température en temps réel, le dispositif possède la capacité de surveiller la température du corps en plus des petites variations de température liées à l’utilisation thérapeutique des ultrasons. Dans l’étude, la preuve de concept de l’implant a été effectuée sur des souris vivantes, en utilisant la neurostimulation par ultrasons. Il s’agissait d’implanter jusqu’à sept souris à la fois par injection intramusculaire à l’aide d’une seringue.

La puce injectable pourrait servir de système d’alerte précoce contre de futures épidémies

Ces minuscules puces pourraient également être implantées dans le corps humain, puis communiquer des informations et des données mesurées sans fil par le biais d’ultrasons. En l’état actuel des choses, le dispositif ne peut que mesurer la température corporelle, mais il pourrait à terme surveiller également la fonction respiratoire, le taux de glucose et la pression artérielle. « Nous voulions voir jusqu’où nous pouvions repousser les limites de la taille d’une puce fonctionnelle que nous pouvions fabriquer », a déclaré Ken Shepard, responsable de l’étude de Columbia, dans un rapport du New Atlas. « C’est une nouvelle idée de “puce en tant que système” – c’est une puce qui, à elle seule, sans rien d’autre, est un système électronique complet et fonctionnel. »

« Cela devrait être révolutionnaire pour le développement de dispositifs médicaux implantables sans fil et miniaturisés qui peuvent détecter différentes choses, être utilisés dans des applications cliniques, et finalement approuvés pour un usage humain », a ajouté Shepard. Dans un monde post-coronavirus, il n’est pas difficile de voir les avantages immédiats des injections massives de dispositifs bénins capables de surveiller votre température. Un jour, un tel dispositif pourrait servir de système d’alerte précoce aux responsables en cas de pandémie. Et si la minuscule puce électronique n’en est encore qu’à ses débuts, il faut s’attendre à bien d’autres choses, la technologie médicale commençant à s’immiscer dans la cybernétique de demain.

Photo d'illustration: La plus petite puce informatique jamais construite repose dans une aiguille hypodermique. Chen Shi / Columbia Engineering

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Traduit par Anguille sous roche