Après une opération dans la cavité abdominale, elles sont particulièrement redoutées : les fuites au niveau des sutures, par lesquelles le contenu du tube digestif s'écoule dans la cavité abdominale. "Aujourd'hui encore, de telles fuites représentent une complication potentiellement mortelle", explique la chercheuse de l'Empa Inge Herrmann, qui occupe également la chaire de systèmes nanoparticulaires à l'ETH Zurich. L'idée de sceller ensuite les tissus suturés dans la cavité abdominale avec un pansement a certes déjà fait son chemin dans la salle d'opération. Problème : le succès clinique n'est pas toujours optimal et varie en fonction des tissus collés. En effet, les pansements composés d'un matériau contenant des protéines se dissolvent trop rapidement au contact des sucs digestifs. Dans le cadre d'une coopération de longue date, Inge Herrmann et Andrea Schlegel, chirurgienne à l'Hôpital universitaire de Zurich à Birmingham, ont donc eu l'idée de développer un pansement intestinal résistant, capable de signaler les fuites à temps grâce à des capteurs.

Le matériau synthétique en hydrogel est composé de quatre substances acryliques différentes. Image : Empa

L'équipe de Inge Herrmann et Alexandre Anthis du laboratoire "Particles-Biology Interactions" de l'Empa à Saint-Gall et du laboratoire "Nanoparticle Systems Engineering" de l'ETH Zurich a tout d'abord développé un pansement en hydrogel-polymère qui empêche les sucs digestifs très acides et les résidus alimentaires chargés de germes de s'échapper du canal intestinal et de déclencher une péritonite, voire une septicémie (empoisonnement du sang) potentiellement mortelle.

Mais les chercheurs ont voulu aller encore plus loin : "Les chirurgiens nous ont rapporté qu'ils avaient certes une vue précise du champ opératoire pendant une intervention, aussi compliquée soit-elle, mais qu'une fois la cavité abdominale fermée, ils étaient "aveugles" et ne remarquaient éventuellement les fuites que lorsqu'il était trop tard", explique Alexandre Anthis. Pour que le pansement hydrogel "apprenne à voir", l'équipe a donc élaboré une solution en collaboration avec des hôpitaux en Suisse et des partenaires de recherche internationaux : Le pansement est équipé de capteurs. Les chercheurs ont publié un article sur cette nouvelle technologie dans la célèbre revue "Nature Communications".

Super-adhésif caoutchouteux : le patch capteur supporte plusieurs fois les conditions de pression dans l'abdomen. Image : Empa

En revanche, le patch capteur permet, grâce à sa structure composite, de détecter le liquide digestif qui s'échappe en cas de fuite. Le suc gastrique acide, par exemple, réagit avec le matériau du capteur, de sorte que de très fines bulles de gaz apparaissent dans la matrice du patch. Ces bulles peuvent ensuite être rendues visibles par ultrasons. "Les patchs peuvent être équipés de capteurs sur mesure pour différents endroits du tube digestif", explique Alexandre Anthis. En outre, le patch peut même libérer des médicaments, par exemple des agents antibactériens, si nécessaire.

En outre, le matériau atteint les propriétés nécessaires à la fermeture des plaies : une liaison stable à la muqueuse, la formation de réseaux, la stabilité face aux sucs digestifs et l'imperméabilité. Ce super adhésif biocompatible et bon marché, composé en grande partie d'eau, pourrait ainsi non seulement réduire le risque de complications après une opération abdominale, mais aussi raccourcir les séjours hospitaliers et économiser des frais de santé. "Le projet de pansement intestinal suscite déjà un grand intérêt de la part du corps médical", rapporte Inge Herrmann. Il s'agit maintenant de faire avancer l'application de cette innovation cliniquement pertinente dans la pratique.

L'équipe de chercheurs fonde actuellement la start-up "Veltist". Spin-off de l'ETH Zurich et de l'Empa, la future entreprise de biotechnologie veut développer et commercialiser des matériaux qui, en chirurgie, contribueront à une fermeture optimale des plaies et à une meilleure guérison, et aideront ainsi à éviter les complications redoutées d'une septicémie ou d'une péritonite. En plus du "MaP 2022 Award" de l'ETH Zurich pour la meilleure thèse de doctorat dans le domaine "Materials and Processes", Alexandre Anthis a également reçu l'une des très convoitées "ETH Pioneer Fellowships", ainsi que le prix de recherche Empa.
Image: Empa / Schwarz Pictures