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Des nanorobots apprennent à nager dans le sang

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L'idée d'envoyer des robots microscopiques dans le corps humain pour le soigner n'appartient plus à la science-fiction... Une équipe de chercheurs de l'École polytechnique fédérale de Zurich et du Technion a testé avec succès un nanorobot-nageur guidé à l'aide d'un champ magnétique. Injecté dans le circuit sanguin, il pourrait aller diffuser un traitement médical de façon très ciblée.

Faire naviguer des nanorobots dans les fluides corporels et notamment le sang est un défi technique aussi immense que crucial. La médecine d’après-demain pourrait s’appuyer sur ces alliés microscopiques pour délivrer des traitements médicaux de façon très ciblée et ainsi éviter de recourir à la chirurgie ou d’autres traitements plus invasifs. © zhouxuan12345678, Flickr, CC BY-SA 2.0

On entend de plus en plus souvent parler de microrobots ou de nanorobots qui pourraient servir à la pharmacopée dans un avenir pas si lointain. Il y a quelques années déjà, nous parlions des expériences de l'université d'Harvard qui avait réalisé des nanorobots composés de brins d'ADN pour diffuser des médicaments de façon très ciblée à des cellules cancéreuses qui furent détruites à 50 %. L'année dernière, nous avons consacré un article à un microrobot à l'échelle du micron doté d'un système de propulsion inspiré du pétoncle.

Plus récemment, des chercheurs de l'université de Californie à San Diego (États-Unis) ont réussi une grande première en envoyant un nanorobot délivrer des médicaments dans un organisme vivant, en l'occurrence une souris. L'engin, qui mesure 20 micromètres de long et 5 micromètres de diamètre, était propulsé par des bulles de gaz produites par le contenu de l'estomac du rongeur.

La miniaturisation extrême n'est plus un obstacle technique mais il reste une importante difficulté : le contrôle du déplacement. Une fois injectés dans un organisme, ces petits soldats doivent être guidés pour aller diffuser un traitement médical exactement là où il faut, ce qui implique notamment de passer par le circuit sanguin. L'une des pistes techniques les plus prometteuses consiste à utiliser un champ magnétique externe. C'est l'option choisie par une équipe réunissant des scientifiques de l'École polytechnique fédérale de Zurich et du Technion, l'Institut israélien de technologie.

La nage du nanorobot diffère de celle d'un spermatozoïde ou d'une bactérie : ici, le flagelle ondule sous l'action d'un champ magnétique. © American Chemical Society, YouTube

Le nanorobot n'imite pas les flagelles des cellules vivantes mobiles

Dans un article qui vient d'être publié par la revue Nano Letters, les chercheurs décrivent leur « nanorobot-nageur », pas plus grand que l'épaisseur d'une fibre de soie. À cette échelle, les fluides corporels comme le sang ont une viscosité qui, à la nôtre, serait celle de la mélasse. Afin de lui conférer l'agilité nécessaire, les chercheurs ont créé un nanorobot de forme filaire mais articulé et constitué d'un segment en polymère suivi d'une alternance de nanofils métalliques (en nickel) et de polymères faisant office de charnières. Ils ont testé ce dispositif dans un liquide plus épais que du sang en le soumettant à un champ magnétique variable. Le nanorobot s'est alors mis à nager dans un mouvement ondulatoire, en forme de « s », et il pouvait être guidé en jouant sur le champ magnétique. Sa vitesse est équivalente à une fois la longueur de son corps par seconde.

Selon les chercheurs, ce design articulé confère à ce nanorobot une efficacité supérieure à celle d'autres modèles dont la conception s'inspire de la biologie avec un flagelle qui travaille sur un seul axe. « Les travaux de recherche précédents ont mis l'accent sur des design imitant le mouvement rotatif en tire-bouchon des flagelles bactériens ou le battement à plat des flagelles d'eucaryotes », peut-on lire dans l'article. La démonstration a de quoi impressionner, mais on ignore encore si les choses seraient aussi faciles en conditions réelles dans un organisme vivant. Comment ces nanorobots se comporteront-ils une fois soumis à la pression artérielle ? Que deviennent-ils une fois leur mission achevée ? Ces questions, et bien d'autres, vont alimenter les travaux des chercheurs sans doute pour encore un bon moment.

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