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Biocompatible and biodegradable microlasers that can be injected into the human body

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Une nouvelle ère dans le diagnostic: les microlasers implantables

Les lasers implantables pouvant être utilisés comme source de lumière pour l’imagerie, le diagnostic et le traitement suscitent un intérêt croissant. Des chercheurs européens ont mis au point de nouveaux lasers miniatures autonomes pouvant être implantés dans la cornée, la peau et le sang total, ouvrant ainsi de nouvelles possibilités de détection et de diagnostic prolongés.

Santé

Les lasers ont plusieurs avantages par rapport à la fluorescence, notamment l’émission de longueurs d’onde étroites et la grande intensité, qui conviennent à de nombreuses applications biomédicales. Les lasers implantés dans l’organisme peuvent avoir de nombreuses applications, y compris la surveillance de paramètres physiologiques tels que le glucose et la température, en temps réel. Une étape importante vers des lasers pouvant être implantés dans le corps humain est d’atteindre la biocompatibilité, en évitant les réponses à des corps étrangers au-delà des niveaux acceptables. De plus, dans certains cas, il peut être souhaitable que les lasers soient biodégradables.

Utilisation de matériaux biocompatibles pour générer des microlasers

Avec le soutien du programme Marie Skłodowska-Curie, le projet InjectableLasers a développé des lasers à partir de matériaux biocompatibles et biodégradables pouvant être implantés dans des tissus biologiques. «L’idée était de générer des lasers de l’ordre des dizaines de micromètres, assez petits pour être injectés dans la circulation sanguine, les liquides corporels et les tissus sans impact considérable pour l’hôte. Au bout d’un certain temps et en fonction du matériau utilisé, les lasers seront complètement dégradés et absorbés par l’organisme sans aucun effet secondaire», explique Matjaž Humar, chercheur boursier. Pour construire les microlasers, les scientifiques ont utilisé les polymères transparents suivants: l’acide polylactique-co-glycolique (PLGA) et l’acide polylactique (PLA), régulièrement utilisés dans les cliniques pour les implants médicaux, les sutures et l’administration de médicaments. Les lasers ont été fabriqués sous forme de microsphères de 10 µm à 25 µm contenant un colorant fluorescent, dont tous les matériaux ont été approuvés pour une utilisation chez l’homme ou sont généralement non toxiques. Les lasers étaient pompés par une source lumineuse externe. Par ailleurs, les chercheurs ont utilisé la bioluminescence pour pomper des microcavités sphériques pour la première fois, afin de générer une émission de type laser, sans l’utilisation d’aucune source lumineuse externe.

Performances du microlaser et orientations futures

Les chercheurs ont testé la performance de ces microlasers autonomes dans différents environnements biologiques obtenant des résultats prometteurs. Pendant le projet InjectableLasers, les performances des lasers miniatures dans le sang se sont avérées aussi efficaces que dans l’eau, ce qui indique que les constituants du sang total n’interfèrent pas avec l’émission laser. De plus, les microlasers ont une efficacité similaire lorsqu’ils sont injectés dans la cornée ou déposés sur une peau animale. Dans l’ensemble, les partenaires du projet ont démontré que les lasers miniatures peuvent être fabriqués à partir de matériaux biocompatibles et biodégradables et peuvent être utilisés dans des tissus solides, mous et dans le sang. Selon M. Humar, «nos lasers ont été construits uniquement à partir de biomatériaux et de matériaux approuvés pour un usage médical, contrairement à la plupart de lasers biologiques disponibles qui contiennent également des matériaux non biodégradables ou bio-incompatibles». Collectivement, les travaux réalisés dans le cadre du projet InjectableLasers ouvrent de nouvelles voies pour une utilisation médicale des lasers miniaturisés biocompatibles dans le diagnostic et la thérapie par lumière, ainsi que dans la recherche. Les travaux en cours se poursuivront dans le cadre de la subvention de démarrage du CER «Cell-Lasers» accordée à M. Humar, qui utilisera les lasers biocompatibles pour étudier les processus biophysiques et biochimiques se déroulant au niveau des cellules individuelles.

Mots‑clés

InjectableLasers, biocompatible, biodégradable, acide polylactique-co-glycolique (PLGA), acide polylactique (PLA), sang, peau, cornée

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