CE19 - Technologies pour la santé

Capteurs IRM 3D multifonctionnel conçu par technologie plastronique pour l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative – ESTIMATE

Capteurs IRM 3D multifonctionnel conçu par technologie plastronique pour l’ingénierie tissulaire et la médecine régénérative

Ces dernières années, l’ingénierie tissulaire pour la médecine régénérative a fait des progrès spectaculaires. Or, il n’existe toujours pas de méthode non-invasive pour évaluer in vitro et in vivo les tissues fabriqués. L’objectif principal d’ESTIMATE est de démocratiser l’imagerie non-invasive pour caractériser les tissus depuis la fabrication in vitro jusqu’à l’implantation in vivo.

Fabrication d'une nouvelle famille de sondes multifonctions pour democratiser l'IRM comme méthode de caractérisation des échantillons biologiques issus de l'ingeniérie tissulaire

L’IRM serait une modalité de choix pour caractériser les tissus biologiques issus de l’ingénierie tissulaire. Cependant, l’utilisation et la mise en œuvre de cette modalité d’imagerie est encore trop complexe et reste donc trop aux mains des experts en IRM. A la manière de l’imagerie confocale qui est plus facilement disponible dans les laboratoires de biologie, il faut simplifier la mise en œuvre des examens IRM précliniques (petits échantillons in vitro et rongeurs in vivo). L’objectif du projet ESTIMATE est de démocratiser les outils d’IRM in vitro et in vivo pour l’ingénierie tissulaire. Cette objectif pourra être atteint en développant une nouvelle famille de sonde IRM intégrée qui combinent au capteur de signal IRM des périphériques requis en fonctions de l’application visée (anesthésie, contrôle de la température, du pH… ). Dans ce but la plastronique apparait comme une solution prometteuse. Ce nouveau domaine de recherche qui est à la confluence entre la plasturgie et l’électronique permet de combiner plus de fonctionnalités, de réduire le nombre de composant et de faciliter des assemblages complexes.

Ce projet s’organise autour de trois grandes tâches qui sont les suivantes :
• Mise en place d'une nouvelle méthodologie de fabrication de capteur radiofréquence pour l’IRM en utilisant la technologie plastronique. Des sImulation électromagnétique permettront de concevoir les géométries de capteurs adaptés. Une étape de caractérisation de différent matériaux et procédés de métallisation sera réalisé pour optimiser les performances des capteurs.
• Intégration de fonctions au capteur IRM: capteur et actionneur pour le conditionnement physiologique des échantillons mais également un actionneur mécanique pour l'élastographie IRM et un système de refroidissement cryogénique des capteurs.
• Validation de l'apport des sondes multifonctions: suivi longitudinale in vitro et in vivo d'un échantillon de peau fabriqué par impression 3D avec les sondes multifonctions.

Un procédé de métallisation de pièces plastique imprimés en 3D a été mis au point. Une première réalisation concrète a été la fabrication d'une sonde IRM pour l'imagerie in vitro de petits échantillons et in vivo du cerveau de souris. Cette sonde intègre un banc de positionnement de l'échantillon et de l'animal, un lit chauffant, un capteur pneumatique de respiration et rythme cardiaque, ainsi qu'un système d'anesthésie. L'installation et le positionnement de l'animal est facilité et ne requiert pas l'utilisation de matériel de fixation supplémentaire. Actuellement le projet se concentre sur l'intégration d'un actionneur piézoélectrique pour permettre la mesure des propriétés mécaniques de l'échantillon par élastographie de résonance magnétique. Des premiers travaux sont en cours pour développer des matériaux innovant (aerogel, electrofillage de polyimide) pour l'isolation sans recours au vide de capteurs refroidies.

En facilitant le développement de sonde IRM compactes et multifonctionnelles, ESTIMATE devrait avoir un impact incontestable dans les pratiques actuelles au sein des plateformes d’imagerie précliniques IRM. Ce projet devrait permettre de rendre accessible à des biologistes, des pharmaciens ou des chimistes, une IRM de pointe, sans la nécessité de faire appel à des experts. Il devrait donc renforcer l’apport de l’imagerie préclinique non-invasive dans les phases de développement de médicaments

1. 3D Plastronics for Smartly Integrated Magnetic Resonance Imaging Coils. Submitted in Frontiers in Physics and Medical Imaging
2. Lombard, P.; Gerges, T.; Allard, B.; Lambert, S. A.; Cabrera, M. Plastronique 3D et 3D-MID, programme innovant d’ense

Ces dernières années, l’ingénierie tissulaire pour la médecine régénérative a fait des progrès spectaculaires. Or, il n’existe toujours pas de méthode non-invasive pour évaluer in vitro et in vivo les tissues fabriqués. L’objectif principal d’ESTIMATE est de démocratiser l’imagerie non-invasive pour caractériser les tissus depuis la fabrication jusqu’à l’implantation. Pour ce faire, l’imagerie par résonance magnétique (IRM) constituera la méthode de choix en liaison avec la technologie plastronique. En effet, cette dernière, grâce à ses possibilités dans la troisième dimension, permet de combiner plus de fonctions, de réduire le nombre de composants, de réaliser un meilleur assemblage. Le résultat attendu est une solution technologique clés en main permettant de monitorer la qualité des tissus issus de l’ingénierie tissulaire. La technologie développée sera une avancée majeure en médecine régénérative. De plus ESTIMATE facilitera la validation de nouveau biomarqueurs en imagerie.

Coordinateur du projet

Monsieur Simon Lambert (CENTRE DE RECHERCHE EN ACQUISITION ET TRAITEMENT D'IMAGES POUR LA SANTE)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

CREATIS CENTRE DE RECHERCHE EN ACQUISITION ET TRAITEMENT D'IMAGES POUR LA SANTE

Aide de l'ANR 303 706 euros
Début et durée du projet scientifique : - 48 Mois

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