Les implants et les petites machines pourraient éventuellement fonctionner à l’intérieur de notre corps pour aider à traiter des maladies ou à surveiller l’activité, mais les faire communiquer est délicat. Aujourd'hui, des scientifiques de l'EPFL ont développé un système dans lequel des appareils peuvent communiquer en libérant des molécules dans le sang d'un patient.
Les implants biomédicaux jouent un rôle clé dans les soins de santé, en surveillant l'activité d'organes tels que le cœur ou le cerveau, tandis que des recherches récentes explorent comment des robots à l'échelle nanométrique pourraient un jour nager ou ramper à l'intérieur du corps humain pour combattre la maladie. Mais ces systèmes ont tous un problème de communication.
Non seulement il est peu pratique de faire passer des câbles à l’intérieur du corps, mais cela présente également un risque d’infection. Cependant, les technologies sans fil telles que la radio, la lumière et le Bluetooth ne se propagent pas efficacement dans les tissus humains, ce qui limite considérablement leur portée de propagation.
Des scientifiques de l'EPFL ont démontré un système de validation de principe appelé communication biomoléculaire. L'idée est de faire communiquer des micro ou nanorobots et des implants en libérant des molécules spécifiques dans la circulation sanguine. Dans un sens basique, la présence d'une molécule peut être interprétée par la machine comme un "1", alors que son absence représente un "0".
"La communication biomoléculaire est devenue le paradigme le plus approprié pour l'IoT nanoimplantable", a déclaré Haitham Al Hassanieh, auteur de l'étude. "C'est une idée incroyable que nous puissions envoyer des données en les codant dans des molécules, puis, via le sang, nous pouvons communiquer avec elles et leur indiquer où aller et quand libérer le traitement, tout comme les hormones."
L'équipe de recherche a appliqué des techniques de réseaux électroniques, telles que l'inspection des paquets, l'estimation des canaux, les schémas de codage et de décodage, aux réseaux moléculaires. Cela permet de surmonter les problèmes posés par la biologie, tels que l'instabilité des canaux, le manque de synchronisation et de rétroaction.
Les chercheurs ont testé la technologie sur un système circulatoire synthétique en laboratoire, composé de tubes et de pompes qui imitent les vaisseaux sanguins et le cœur. Grâce à des tests, ils ont découvert que la technologie pouvait transmettre des signaux moléculaires à jusqu'à quatre appareils simultanément, surpassant ainsi les technologies existantes.
Bien entendu, le succès des tests en laboratoire ne se traduit pas nécessairement par une utilisation humaine réelle, et l’équipe reconnaît que de nombreux autres facteurs entrent en jeu chez les patients vivants. Cependant, ils estiment qu'il s'agit d'un premier pas prometteur vers l'objectif ultime. D'autres scientifiques ont réussi à transmettre des données par échange d'ions dans des tissus humains.
Cette recherche a été présentée lors de la conférence ACMSIGCOMM2023 qui s'est tenue en septembre de cette année.