COMPAMED 2017 : La technologie médicale est le marché le plus important pour les microsystèmes

La tendance vers une prise en charge médicale personnalisée, le développement démographique et la digitalisation sont des moteurs importants du progrès dans la technologie médicale et le secteur de la santé. D'autres facteurs sont la politique de santé et la pression sur les coûts. Les solutions du secteur de la micromécanique, fortement stimulées par la technologie médicale, sont particulièrement demandées, comme aucune autre. Près des deux tiers des entreprises de micromécanique en Europe proposent des produits, technologies ou services pour la médecine et la santé, et pour près de 20 %, c'est leur marché principal. Au cours des trois prochaines années, la proportion d'entreprises principalement approvisionnant le marché de la technologie médicale augmentera à nouveau de cinq pour cent. Ces résultats ont été obtenus par l'IVAM, association professionnelle pour la micromécanique, lors de sa collecte annuelle de données économiques auprès d'entreprises et d'institutions de recherche européennes dans le domaine de la micromécanique.

La micromécanique joue également un rôle important dans le cadre de la COMPAMED 2017, le salon professionnel international leader pour le marché des fournisseurs dans la fabrication de dispositifs médicaux. Il se déroule parallèlement au salon médical mondial MEDICA 2017 du 13 au 16 novembre à Düsseldorf. « Outre la transformation numérique, qui ne laisse aucune branche de côté, la miniaturisation des composants pour créer des applications produits de plus en plus compactes et légères est également une tendance technologique majeure », confirme Joachim Schäfer, directeur général du salon Düsseldorf. Depuis ses débuts il y a 25 ans, la COMPAMED est devenue la plateforme de référence n° 1 pour les fournisseurs de l'industrie des dispositifs médicaux et accueille cette année encore près de 800 exposants dans les halls 8a et 8b (MEDICA : environ 5 000 exposants) du parc des expositions de Düsseldorf.

Le marché de produits « Hightech for Medical Devices » avec environ 700 mètres carrés ainsi que plus de 50 entreprises et institutions (Hall 8a) est une fois de plus entièrement réservé et sera, comme chaque année, organisé par l'association professionnelle IVAM pour la micromécanique en tant que vitrine spécialisée pour les microsystèmes destinés à la technologie médicale.

Mesurer la tension artérielle sans brassard

Un domaine d'application important pour cela concerne les « wearables », systèmes mobiles et à peine visibles, qui enregistrent, analysent et mettent à disposition des médecins des paramètres vitaux avec un grand confort et dans des conditions quotidiennes. La surveillance continue des photopléthysmogrammes périphériques doit à l'avenir fournir d'autres indications précieuses sur la santé humaine. Cela inclut, en plus du pouls et de la saturation en oxygène artériel, la variabilité de la fréquence cardiaque, la fréquence respiratoire, ainsi que des informations sur la rigidité vasculaire et des signes de pression artérielle en hausse ou en baisse. Une pression artérielle élevée est aujourd'hui le principal facteur de risque pour les maladies cardiovasculaires, qui touchent environ 35 millions de personnes en Allemagne, selon la Ligue allemande contre l'hypertension. La maladie étant souvent asymptomatique, elle est détectée tardivement. Les conséquences sont principalement les accidents vasculaires cérébraux, les maladies cardiaques, l'insuffisance rénale et la démence.

Dans ce contexte, une méthode de mesure sans brassard pour le suivi continu de la pression artérielle figure parmi les innovations majeures de cette année à la COMPAMED. Le capteur nécessaire a été développé par des chercheurs dirigés par le Dr Hans-Georg Ortlepp de l'institut de recherche CiS pour la microsensorique, qui a également conçu la méthode d'analyse sophistiquée. « Les données brutes nécessaires sont extraites de la forme de l'onde de pouls et de leur comportement temporel. Une haute qualité des signaux du capteur et des algorithmes mathématiques appropriés dans l'analyse des données sont indispensables pour des applications médicales pertinentes », explique Ortlepp. Le CiS travaille depuis plus de dix ans sur des capteurs miniaturisés, intégrés en silicium, pour la photopléthysmographie multispectrale. Ces petits capteurs sont placés dans le conduit auditif externe et sont adaptés individuellement au patient. Un confort de port agréable est crucial pour l'acceptation par l'utilisateur, car il détermine la réussite de la technologie. Le capteur peut être équipé techniquement de jusqu'à quatre LED de différentes longueurs d'onde, permettant de mesurer, en plus de la pression artérielle, d'autres paramètres vitaux et valeurs supplémentaires à différentes profondeurs tissulaires, tout en éliminant les artefacts de mouvement dans les signaux.

Appliquer des substances actives dans la peau plutôt que sous la peau

La société Hahn-Schickard pour la recherche appliquée s'engage également intensément dans la recherche, le développement et la fabrication de micromécanismes. En collaboration avec la start-up Verapido Medical GmbH, elle développe et produit des dispositifs, systèmes et technologies permettant d'administrer des substances actives dans la peau plutôt que sous la peau. Des études ont montré que l'administration intradermique de substances actives est nettement plus rapide que l'administration sous-cutanée et peut entraîner une efficacité accrue. De plus, il est prouvé que des biomolécules telles que l'insuline, les anticorps, les protéines ou les hormones sont absorbées beaucoup plus rapidement par le corps lorsqu'elles sont administrées intradermiquement.

Les substances appliquées dans la peau peuvent également agir de manière plus ciblée et efficace sur le système immunitaire. « Des études cliniques ont montré qu'il est possible de réduire jusqu'à 90 % de la dose de vaccin nécessaire par voie intradermique pour obtenir le même ou un meilleur effet que par injection musculaire », souligne le Dr Markus Clemenz, directeur général de Verapido Medical. L'entreprise mise sur la technologie de micro-aiguilles et de micro-canaux, qui pénètrent précisément dans le derme, une couche de peau juste sous la surface. Seule la couche supérieure de la peau est pénétrée, ce qui en fait une procédure peu invasive. « Notre offre de développement va des micro-aiguilles adhésives aux dispositifs d'administration intradermique avec réglage fixe ou variable de la profondeur pour l'injection ou l'infusion, jusqu'aux systèmes de dosage de médicaments pour la chronothérapie (différée dans le temps) sans électronique », explique Clemenz. Verapido prévoit que l'administration intradermique deviendra à l'avenir une pratique courante en clinique.

Pour la deuxième fois, la société CorTec participe à la COMPAMED. La jeune entreprise de technologie médicale travaille sur la prochaine génération d'implants actifs. Elle développe et produit ainsi des électrodes implantables pour la détection et la stimulation du système nerveux central et périphérique. CorTec fabrique également des encapsulations hermétiques, qui supportent des applications à haute densité de canaux. Les électrodes et encapsulations disposent de 32 à plus de 200 canaux, offrant ainsi bien plus de connexions que des produits comparables. « La technologie de CorTec combine des solutions innovantes pour la conception, la structure et la fabrication avec des matériaux éprouvés de la technologie médicale, notamment pour des applications à nombre élevé de canaux. Cela permet de développer des traitements et applications qui n'étaient pas possibles auparavant », explique le Dr Martin Schüttler, CTO et CEO de CorTec.

Grâce à la technologie brevetée `AirRay`, CorTec surmonte les limitations précédentes dans le domaine des électrodes grâce à des conditions de fabrication innovantes et très précises. Cela permet des diamètres de contact aussi petits que 25 μm, augmentant considérablement la densité d'emballage dans l'agencement des électrodes. La collecte de données peut ainsi atteindre une qualité bien supérieure. Les électrodes ont d'excellentes propriétés électrochimiques. Le matériau électrode peut être en platine-iridium ou MP35N (alliage à base de nickel et de cobalt), avec éventuellement des revêtements haute performance pour améliorer la stimulation du tissu biologique. Les propriétés mécaniques de l'électrode peuvent également être adaptées aux besoins individuels.

Communication avec l'implant par technologie haute fréquence ou infrarouge

Outre la technologie d’électrodes `AirRay`, CorTec propose dans son portefeuille d’autres produits pour la fabrication d’implants actifs, comme une encapsulation hermétique en céramique. La technologie de film épais permet d’intégrer des centaines de connexions électriques, bien différente des encapsulations classiques. L’encapsulation en céramique de CorTec est également perméable aux ondes électromagnétiques, ce qui permet une communication avec l’implant par haute fréquence ou infrarouge, ainsi qu’un transfert d’énergie sans fil. Ces encapsulations en céramique sont conçues pour résister à des contraintes mécaniques telles que celles rencontrées dans les implants cochléaires. Le système Brain Interchange de CorTec rassemble tous ces composants dans une plateforme capable de mesurer, analyser l’activité neuronale et, sur cette base, d’intervenir par une stimulation adaptée du système nerveux. Cette fonctionnalité dite en boucle fermée ouvre de nombreuses possibilités pour des neurothérapies personnalisées et adaptées. Les applications du système vont de la commande de systèmes d’assistance pour les personnes paralysées à la stimulation profonde du cerveau en passant par la rééducation après un AVC ou le traitement de l’épilepsie. Les premiers prototypes du système sont en phase de test préclinique. Des études pilotes cliniques sont en préparation.

Procédés additifs pour des implants personnalisés

Un autre sujet qui gagne en importance lors de la COMPAMED concerne les procédés additifs. L’institut Fraunhofer IKTS a développé le « squelette d’os imprimé en 3D ». Il doit être utilisé pour traiter des défauts défigurants dans la région du visage ou lors de tumeurs métastatiques dans les os. Dans de telles conditions, la qualité de vie des patients est fortement limitée, car les os affectés peuvent se fracturer soudainement sans intervention extérieure. Des implants osseux en céramique, adaptés millimètre par millimètre à l’anatomie du patient, pourraient à terme atténuer la souffrance des personnes concernées. La pièce en céramique est fabriquée en deux étapes : la coque en céramique est produite par impression 3D, puis le remplissage — une mousse en céramique — est inséré. La fabrication additive de la coque permet une adaptation personnalisée à la structure squelettique, tandis que la mousse poreuse permet des ajustements spécifiques à chaque patient en termes de porosité. La mousse favorise la croissance cellulaire, est résistante à la pression et bioactive. C’est précisément cette combinaison de procédés et de matériaux qui constitue le grand avantage de cette nouvelle solution. « Nous travaillons avec des matériaux commercialement disponibles comme l’hydroxyapatite ou le tricalcium phosphate et entamons actuellement des tests biologiques de nos substances », explique le Dr Matthias Ahlhelm, chef de projet à l’IKTS.

Microstructures issues de l’impression 3D

Dans le domaine de l’impression 3D, Multiphoton Optics est également actif. La société fabrique une plateforme d’impression 3D de haute précision (`LithoProf3D`) et un logiciel (`LithoSoft3D`) pour la fabrication additive et soustractive de structures aux formes variées, réalisées en volume ou en surface sur des matériaux. La technologie permet la fabrication très précise d’interconnexions optiques 3D, de micro-optique en forme d’asphères ou de formes libres, de produits biomédicaux tels que des échafaudages pour l’ingénierie tissulaire, des microfluides ou des structures de délivrance de médicaments. Récemment, Multiphoton Optics a démontré les capacités de sa plateforme d’impression 3D en réalisant des empilements de microstructures. Ces empilements ressemblent à une optique endoscopique, composée de cinq lentilles libres de formes différentes et d’autres structures, soit dix surfaces différentes en tout. « Les structures micro-optiques deviennent de plus en plus des composants clés des systèmes médicotechniques hautement intégrés. Nous présenterons lors de la COMPAMED des exemples illustrant la performance de notre procédé dans ce domaine », indique Felix Kiesel, directeur des ventes chez Multiphoton Optics.

Un autre point fort de la COMPAMED 2017 est la gamme de produits `Cobra` de Silicon Microstructures (SMI) Inc., le premier capteur de pression commercialisé avec un câble connecté, compatible avec des instruments de diamètre de charrière. La charrière est une unité de mesure en médecine pour le diamètre externe des canules et cathéters, trois charrières correspondant à un millimètre. Les capteurs sont petits (220 micromètres de large), stables et intelligents, avec une version numérique ou analogique renforcée, compensée en température. Lors du salon, SMI montrera comment cette configuration de capteurs peut réduire les risques lors de procédures telles que l’urodynamique, l’endourologie, la cardiologie, la chirurgie d’urgence, la surveillance de la pression intracrânienne, et autres.

Le monde des solutions petites et très petites pour la technologie médicale reste donc un aspect essentiel de la COMPAMED à Düsseldorf — il sera présenté et approfondi comme lors des années précédentes dans le cadre du IVAM HIGHTECH FORUM. Cette année, en plus de la micromécanique, les thèmes principaux seront la nanotechnologie, la technologie de fabrication et la gestion des processus. Parallèlement, des spécialistes feront des présentations lors du COMPAMED SUPPLIERS FORUM du magazine spécialisé DeviceMed dans le hall 8b, abordant les développements actuels tout au long de la chaîne de processus de la technologie médicale. Cette année, l’accent sera mis sur la numérisation, les wearables, l’impression 3D et la réglementation.