Journée de la mécatronique Karlsruhe 2008:

Les systèmes mécatroniques hautement complexes ne sont plus envisageables dans le domaine de la technologie médicale et ses secteurs connexes. Ils accélèrent les diagnostics, conduisent à une lutte contre la maladie plus efficace et minimisent l'ampleur des interventions chirurgicales. Parmi les exemples d'applications bien connus dans les sciences de la vie, on peut citer les systèmes d'analyse microfluidiques, par exemple les systèmes Lab-on-Chip pour la capillary électrophorèse, ainsi que dans la médecine et la biomédecine, les systèmes miniaturisés d'endoscopie pour la chirurgie et les systèmes de stents. Dans le cadre des Journées de la mécatronique du 15 au 16 septembre 2008 au Centre de congrès de Karlsruhe, une session spéciale consacrée à la technologie médicale abordera, à travers des conférences sélectionnées, le potentiel de la bio-microsystémique, c'est-à-dire l'utilisation de systèmes basés sur la microtechnologie dans les sciences de la vie, la médecine et la biomédecine. Le PD Dr. Andreas Guber, du Centre de recherche de Karlsruhe, présentera lors d'une conférence introductive les principaux thèmes de la bio-microsystémique, qui s'étendent des biomatériaux à la biosensométrie, en passant par l'ingénierie tissulaire (?culture tissulaire?) jusqu'à la diagnostic et la thérapie mini-invasifs en chirurgie. Ceux-ci seront ensuite approfondis dans des conférences spécialisées.

Technologie des microsystèmes pour les dispositifs médicaux ?
Diagnostic rapide et indolore et administration efficace de médicaments
Les sciences de la vie se développent comme le domaine d'application le plus important de la micro-nano-technologie. À l'avenir, un nombre beaucoup plus grand de médicaments sera utilisé pour un nombre plus restreint de patients, avec l'avantage d'une efficacité très spécifique et élevée ; cela sera possible grâce à un diagnostic précis, à une localisation exacte de la maladie et à une classification du patient, afin de garantir une haute efficacité du médicament et d'éviter des effets secondaires dangereux. La micro-nano-technologie est utilisée pour le développement de nouveaux principes actifs pharmaceutiques, de nouveaux systèmes d'administration de médicaments, ainsi que pour un diagnostic rapide et indolore. Avec les bio-chips déjà disponibles aujourd'hui, il est possible de réaliser des diagnostics rapides sur place (Point of Care) à partir de petites quantités de sang ou d'autres fluides corporels. Avec le micro-spectromètre de Boehringer Ingelheim micro Parts, la première valeur sanguine, la bilirubine, peut aujourd'hui être déterminée sans contact par spectroscopie optique. En exemple d'un nouveau système d'administration de médicaments rendu possible uniquement par la technologie des microsystèmes, le Dr Reiner Wechsung, de Boehringer Ingelheim micro Parts GmbH, présente le dispositif Respimat, un pulvérisateur sans gaz propulseur, utilisé pour le traitement des maladies respiratoires. Les recherches en cours dans le monde entier sur des nanoparticules comme vecteurs de médicaments visent à traiter localement des foyers de maladies comme le cancer, sans endommager les tissus sains environnants. Les premiers essais cliniques sont en cours dans ce domaine, et l'on peut s'attendre à une avancée majeure dans le traitement du cancer dans quelques années.

Utilisation des alliages à mémoire de forme et superélastiques en biomédecine
Les alliages qui, comme le nickel-titane (NiTi), peuvent changer leur forme géométrique après une transformation réversible de la structure cristalline (transformation martensitique) sont appelés alliages à mémoire de forme. On distingue l'effet mémoire de forme thermique, un alliage qui peut sembler plastiquement déformé en dessous d'une certaine température et qui, lors du réchauffement, retrouve sa forme d'origine, et l'effet mémoire de forme mécanique, un alliage qui, après l'application d'une contrainte extérieure, présente une déformation élastique élevée apparente. La biocompatibilité excellente, la sécurité en cas de défaillance, la constance de la tension et la compatibilité avec l'IRM ont contribué à faire du NiTi un matériau incontournable en biomédecine. Actuellement, cet alliage est utilisé dans les instruments pour la neurochirurgie, la chirurgie vasculaire et la chirurgie cardiaque. Bernd Vogel, de l'ENDOSMART GmbH, décrit les développements dans le domaine de la technologie médicale qui reposent sur les propriétés de l'alliage NiTi.

Systèmes de stents ? Technologies innovantes et applications futures
Les stents sont des implants micro-précis, fins, cylindriques, généralement en métal, avec des structures en maille, destinés à élargir les vaisseaux sanguins rétrécis. En raison de leur risque opératoire minimal, ces composants mécaniques microscopiques rencontrent un grand succès. La tendance continue à la miniaturisation, associée à des techniques d'application peu invasives, se retrouve dans des solutions mécatroniques macro- et microscopiques lors du développement et de la fabrication de ces implants : une multitude d'exigences biomédicales, telles que principes de fonctionnement, composants du système, sécurité et biocompatibilité, doivent être intégrées dans le produit final. Des concepts révolutionnaires pour des systèmes de stents avancés sont illustrés par des exemples tels que les stents coronaires et périphériques, les systèmes de filtration, les systèmes de fermeture intra-cardiaque (PFO) et les systèmes de valves cardiaques (PAV). Outre les méthodes d'ingénierie pour le développement de produits, Gerd Siekmeyer, d'Admedes Schuessler GmbH, décrit la complexité et la stratégie de mise en œuvre pour réaliser des implants médicaux de précision ultrafine, qui résultent de l'équilibre entre diverses nécessités cliniques, techniques de conception, contraintes de fabrication et réglementations.

De nouvelles technologies textiles innovantes, principalement à partir de fibres polymères monofilament ou multifilament, qui étendent les applications cliniques des systèmes de stents purement métalliques, sont brièvement présentées, ainsi que leur potentiel d'application futur, par exemple dans les systèmes de stents pour les anévrismes de l'aorte abdominale (AAA). Les tendances et développements en micro-mécatronique pour les systèmes de stents (par exemple, sur des systèmes en métal, biodégradables ou polymériques) sont également exposés. De nouveaux domaines d'application médicale pour les micro-systèmes de stents dans le domaine neuronal complètent cette présentation.

?Ingénierie tissulaire ? ? Fabrication de tissus artificiels fonctionnels pour des applications dans les sciences de la vie
La capacité du corps humain à régénérer les tissus ou les fonctions d'organes diminue avec l'âge. Cela conduit à des maladies qui ne peuvent souvent être traitées que de manière symptomatique. La discipline scientifique relativement jeune qu'est l'« ingénierie tissulaire » (tissu culture) vise à produire des tissus fonctionnels en tant que substituts biologiques. Cela se fait à l'aide de cellules vivantes cultivées dans des bioreacteurs spécialement conçus à cet effet. De tels tissus artificiels et fonctionnels, stables à long terme, peuvent être extrêmement utiles non seulement en application clinique comme tissus humains, mais aussi dans la recherche fondamentale en biologie, la toxicologie ou le développement pharmaceutique. Après une brève introduction à ce domaine interdisciplinaire, le Dr.-Ing. Giselbrecht, du Centre de recherche de Karlsruhe, présentera principalement les aspects liés aux matériaux et à l'ingénierie du tissue engineering dans sa conférence. Grâce à la miniaturisation des composants et à l'intégration de sous-systèmes fabriqués par microtechnologie, il est possible d'optimiser davantage les appareils existants et de réaliser des systèmes entièrement nouveaux. En utilisant de manière cohérente la bio-microsystémique, on peut s'attendre à d'autres innovations techniques dans ces domaines dans le futur, qui bénéficieront à l'industrie concernée et/ou aux secteurs de recherche et développement associés.