Dispositifs pour la santé
Contact : Guilhem RIVAL (guilhem.rival@insa-lyon.fr)
L’enjeu Santé Générale et BioIngénierie présente un intérêt croissant dans les activités de recherche développées au LGEF, notamment au travers du développement et de l’innovation autour des dispositifs pour la santé. En se basant sur les briques technologiques développées au laboratoire (capteurs piézoélectriques, polymères électroactifs, etc.), ces travaux ont pour objectif de proposer des solutions iinnovantes, alignées sur les réalités cliniques, tout en prenant en compte les défis actuels notamment en matière de développement durable. La majorité de ces recherches sont menées en étroite collaboration avec les praticiens hospitaliers, permettant ainsi de répondre précisément aux besoins des utilisateurs finaux. Dans ce cadre, deux chirurgiens des Hospices Civiles de Lyon (HCL) sont rattachés au laboratoire. Ces activités de recherche s’articulent autour de trois axes principaux :
- Le développement de dispositifs médicaux innovants ;
- L’analyse multiphysique de systèmes biologiques ;
- L’analyse du cycle de vie des dispositifs pour la santé.
Développement de dispositifs médicaux innovants.
Le développement de nouveaux dispositifs médicaux (DM) constitue un enjeu majeur dans le domaine de la santé, car il répond à des besoins croissants en matière de diagnostic, de traitement, … L’évolution des technologies, combinée à une meilleure compréhension des pathologies, permet aujourd’hui de concevoir des dispositifs toujours plus performants, miniaturisés et personnalisés. Ces innovations ne se limitent pas à l’amélioration des performances techniques ; elles visent également à renforcer l’ergonomie, la sécurité et le confort pour les patients et les praticiens. De plus, dans un contexte où les systèmes de santé doivent conjuguer efficacité et durabilité, ces nouveaux dispositifs jouent un rôle clé en intégrant des approches plus respectueuses de l’environnement.
Dans ce contexte et depuis une dizaine d’années, le LGEF s’est associé à plusieurs acteurs du domaine de la santé afin de travailler sur le développement de DM innovants notamment pour la chirurgie cardiovasculaire ou encore pour l’endoscopie interventionnelle. À l’aide de ses connaissances et savoir-faire sur les matériaux électro actifs et leur intégration, la démarche du laboratoire a permis d’aboutir au développement de plusieurs prototypes de DM dont certains sont en cours de maturation technologique en vue d’une potentielle industrialisation.
https://doi.org/10.1016/j.matdes.2022.111195
https://theses.hal.science/tel-03187162
https://doi.org/10.1016/j.banm.2020.02.010
Par ailleurs, pour des questions éthiques et au vue des recommandations de l’Union Européenne, le laboratoire est également engagé avec plusieurs partenaires académiques dans une démarche de réduction des essais in vivo sur animaux. Par exemple le projet MIMIMed@Lyon financé par l’Institut Carnot Ingénierie@Lyon a pour objectif de mettre en place une plateforme de modèles expérimentaux instrumentés d’organes afin de tester des DM en cours de développement dans des conditions représentatives pour limiter les recours à l’expérimentation animale.
Ces dernières années, le laboratoire a ainsi mis en place de nombreux partenariats nationaux (HCL, AP-HP, CEA, Bioprotec) mais également internationaux (Mount Sinaï Hospital, Sinaï BioDesign Laboratory, Florida State University HPMI) sur cette thématique. Ces travaux ont ainsi conduit ces cinq dernières années à la publication d’une vingtaine d’articles dans des revues internationales, à la soutenance de 4 thèses de doctorat ainsi qu’au dépôt de 6 brevets. Les membres du LGEF sont également intervenus dans divers projets à la fois en tant que porteur (ANR ROLLER, Carnot MIMIMed@Lyon) mais également en tant que partenaire (Europe FP7 ENIAC INCITE, ANR SIMR, Carnot IMPULSE, INSERM PACTE).
Analyse multiphysique de systèmes biologiques.
Depuis quelques années, le LGEF oriente également une partie de ses recherches sur l’analyse de matériaux biologiques (tissus, sang, …) par des techniques d’analyse dîtes physiques (électrique, mécanique, thermique). Toujours dans une optique de développer des DM innovants, cette évolution répond à un besoin de mieux comprendre le comportement du vivant vis-à-vis de ces sollicitations physiques afin de pouvoir notamment développer de nouveaux types de capteurs. Le laboratoire a ainsi pu mettre en évidence un marqueur électrique de la coagulation du sang (thèse de Giulia D’Ambrogio). Ce résultat a permis d’imaginer une prothèse d’artère intégrant des électrodes de mesures afin de détecter la formation d’une thrombose par une mesure d’impédance du sang.
https://doi.org/10.3390/biomedicines10081833
Illustration adaptée de https://www.mayoclinic.org/tests-procedures/endoscopy/about/pac-20395197
Le laboratoire a également collaboré avec le service de chirurgie vasculaire des HCL et la banque de tissus BioProtec afin d’étudier par des analyses mécaniques, thermiques et électriques le vieillissement d’artères fémorales en fonction de leur méthode de conservation.
Analyse du cycle de vie des dispositifs pour la santé.
Enfin, dans le cadre d’une démarche de transition écologique initiée par les acteurs du domaine de la santé, le LGEF collabore étroitement avec plusieurs services hospitaliers de différentes spécialités (e.g. : chirurgie cardiaque, pédiatrie, rhumatologie, …) afin de réaliser des éco-audits de différentes pratiques hospitalières, telles que les examens par capsule endoscopique ou encore de certaines pratiques de routine en anatomopathologie. Un des objectifs pour les services hospitaliers étant d’identifier les leviers d’action pour réduire leur empreinte écologique. Dans ce cadre, le LGEF met à profit son expertise en matériaux et systèmes pour évaluer l'impact écologique de ces pratiques et proposer des solutions durables.