Des chercheurs des groupes de biophysique et de chimie des polymères et matériaux de l'Institut Adolphe Merkle de l’Université de Fribourg ont obtenu une subvention européenne Pathfinder hautement compétitive, d'une valeur totale de 3 millions d'euros, pour développer de nouveaux muscles artificiels. 

Le projet INTEGRATE sera dirigé par le Docteur Alessandro Ianiro (biophysique), chef de groupe, et ses collègues, le Docteur José Berrocal (chimie des polymères et matériaux) et le Professeur Michael Mayer (biophysique). L'objectif est de développer des dispositifs d'actionnement souples, alimentés par l'énergie métabolique (biochimique), éliminant ainsi le besoin de sources d'énergie externes. Des matériaux implantables basés sur cette technologie seraient semblables à des muscles sains, remplaçant ceux endommagés, ou pourraient être intégrés à des prothèses complexes et alimentés par de petites unités d'alimentation implantées dans le corps.

Transformer l’énergie en mouvement
La capacité de transformer l'énergie en mouvement contrôlé est l'une des caractéristiques les plus intrigantes des organismes vivants et a inspiré le développement de technologies capables d'effectuer des opérations mécaniques. Ce processus a conduit à l'utilisation de machines dures et molles comme dispositifs médicaux implantables, par exemple des pacemakers ou des prothèses. Cependant, certaines limites empêchent la réalisation de leur énorme potentiel. Il s'agit notamment de l'inadéquation entre les propriétés mécaniques et les tissus biologiques, et de la nécessité d'utiliser des dispositifs encombrants pour les activer pneumatiquement ou des sources d'énergie externes.

Muscles bioniques nouvelle génération
INTEGRATE vise trois percées scientifiques et technologiques pour surmonter ces limites. Premièrement, le développement de matériaux d'actionnement souples de nouvelle génération, imitant le fonctionnement des muscles animaux. D’abord, ces muscles bioniques (MB) seront souples, biocompatibles, multifonctionnels, économes en énergie et posséderont des propriétés d'actionnement comparables à celles des muscles humains. Ensuite, l'impression 3D à grande échelle de ces matériaux, permettra de fabriquer des MB sur mesure pour les patient·e·s. Enfin, l‘organe artificiel créé sera capable de récolter l'énergie métabolique (biochimique) et de la convertir en électricité. Des biocapteurs permettront de relier les muscles artificiels aux signaux physiologiques.

Le programme Pathfinder du Conseil européen de l'innovation soutient l'exploration d'idées audacieuses pour des technologies radicalement nouvelles. Il se félicite des collaborations scientifiques interdisciplinaires de pointe à haut risque et à gain élevé qui sous-tendent les percées technologiques. Lors du dernier cycle de subventions, seuls six pour cent des demandes (56 sur 868 propositions), dont INTEGRATE, ont été retenues. Le projet est également le seul à être mené par une université suisse.
 

Le projet INTEGRATE réunit des partenaires de:
Institut Adolphe Merkle, Université de Fribourg, Suisse (leading scientific house)
Laboratoire de chimie physique, Université technologique d'Eindhoven, Eindhoven, Pays-Bas
Dipartimento di Ingegneria dell'Impresa "Mario Lucertini", Université de Rome Tor Vergata, Rome, Italie
Laboratoire de Physique des Solides, CNRS, Paris, France
Association internationale de recherche VELTHA, Bruxelles, Belgique