Capteur intégré flexible sur cathéter, fabriqué par lithographie à projection cylindrique, pour la surveillance continue de la pression sanguine intrartérielle in situ

Pourquoi il est important de surveiller la pression sanguine de l’intérieur

L’hypertension endommage silencieusement les artères et les organes, et pourtant les cliniciens s’appuient encore principalement sur des mesures ponctuelles au brassard ou sur des dispositifs volumineux d’hôpital. Cet article décrit une nouvelle façon de surveiller en continu la pression sanguine depuis l’intérieur d’une artère en utilisant un capteur flexible aussi fin qu’un cheveu, fabriqué directement sur un cathéter médical. Pour les patients subissant des interventions cardiaques ou cérébrales, ou ceux nécessitant une surveillance étroite en soins intensifs, un capteur aussi petit mais précis pourrait rendre le suivi de la pression plus sûr, plus confortable et plus informatif.

Des tubes fluides aux cathéters intelligents intégrés

La « référence » clinique actuelle pour la mesure continue de la pression sanguine utilise de longs tubes remplis de liquide reliés à un transducteur de pression externe. Bien que précis, ces systèmes peuvent déformer l’onde de pression réelle, augmenter le risque d’infection et limiter la mobilité du patient. Des générations précédentes de puces miniatures en silicium placées à l’extrémité du cathéter ou sur le côté du tube ont amélioré la qualité du signal, mais introduisaient de nouveaux compromis : le matériel ajoute du volume, le câblage et l’étanchéité perturbent le profil lisse du cathéter, et réduire encore la taille des puces les rend fragiles et moins sensibles. Les auteurs de cette étude abordent ces compromis en abandonnant l’idée de coller un capteur séparé sur le cathéter et en fabriquant plutôt le capteur directement sur la surface externe du cathéter.

Une peau mince et flexible qui ressent la pression

Le cœur du nouvel appareil, appelé capteur de pression interventionnel sur cathéter (CIPS), est un anneau d’unités de détection de pression minuscules qui enserrent le cathéter comme une peau électronique flexible. Chaque unité combine des cavités circulaires peu profondes gravées dans la paroi du cathéter et un « sandwich » suspendu de matériaux au‑dessus d’elles. Ce sandwich est constitué d’une feuille de graphène — une forme de carbone d’un atome d’épaisseur, réputée pour sa résistance et sa sensibilité électrique — associée à deux couches très souples de silicone. Quand la pression sanguine augmente autour du cathéter, cet empilement se courbe légèrement dans les cavités. La résistance électrique du graphène varie avec la flexion, transformant l’impulsion mécanique du flux sanguin en un signal électrique pouvant être lu par une électronique externe.

Câblage intelligent et étanchéité pour des signaux plus propres

Pour transformer cette structure délicate en un outil médical pratique, les chercheurs résolvent deux problèmes clés : comment collecter des signaux propres et comment maintenir le fonctionnement fiable du capteur en milieu liquide. Ils ajoutent des doigts métalliques en peigne, appelés électrodes interdigitales, sous la zone sensible pour créer de nombreuses voies électriques parallèles. Cela réduit la résistance de base, ce qui accélère la réponse du capteur, augmente la sensibilité et diminue le bruit électronique. En parallèle, ils encapsulent la couche sensible dans deux revêtements ultrafins de silicone de qualité médicale. Le premier soutient le fragile graphène pendant la fabrication ; le second scelle les voies microscopiques de gaz qui, autrement, feraient dériver les mesures de pression. Ensemble, ces choix permettent au capteur de répondre en moins de quatre dixièmes de seconde, de détecter une large plage de pression couvrant des valeurs artérielles basses jusqu’à bien au‑dessus de la normale, et de distinguer des variations aussi faibles que quelques millimètres de mercure.

Ingénierie pour les torsions et courbures du corps

L’appareil est fabriqué à l’aide d’un procédé de lithographie à projection cylindrique qui peut motifier l’électronique tout autour d’un petit tube de quelques centaines de micromètres de diamètre — plus fin qu’un millimètre. En creusant les cavités dans la paroi du cathéter au lieu d’empiler des couches supplémentaires au‑dessus, l’équipe préserve un profil mince, ajoutant seulement environ 15 micromètres d’épaisseur. Cela garde le canal interne du cathéter complètement ouvert pour des tâches standard comme l’administration de médicaments ou l’éclairage pour l’imagerie. Les tests montrent que la sortie du capteur reste stable que le cathéter soit droit ou courbé, et qu’il peut subir de nombreux cycles de pression sans fatigue. La même stratégie de fabrication fonctionne sur des cathéters de différents diamètres, ce qui suggère qu’elle pourrait être adaptée à une variété d’outils interventionnels.

Du banc de laboratoire aux artères vivantes

Après avoir confirmé les performances en air, les chercheurs ont immergé le cathéter dans l’eau pour imiter les conditions à l’intérieur des vaisseaux sanguins. Le capteur a continué à suivre linéairement les variations de pression, bien que la sensibilité soit légèrement réduite en raison de la quasi‑incompressibilité des liquides. L’épreuve décisive a eu lieu chez des rats vivants : l’équipe a inséré le CIPS dans l’aorte abdominale via une aiguille d’indwelling standard, puis a enregistré les impulsions de pression rythmiques produites par le battement cardiaque de l’animal. L’appareil a fourni des signaux clairs et reproductibles sur de nombreux cycles, marquant la première démonstration d’un capteur de pression en graphène suspendu fonctionnant à l’intérieur d’un vaisseau sanguin vivant. Bien que les implants à plus long terme nécessiteront des traitements de surface supplémentaires pour résister à l’accumulation de protéines et à la formation de caillots, ces expériences montrent que le concept est viable sur le plan biologique et mécanique.

Ce que cela signifie pour les soins futurs

En termes simples, les auteurs ont transformé un cathéter ordinaire en une sonde de pression intelligente et ultra‑fine en l’enveloppant d’une peau de capteurs à base de graphène et en l’étanchéifiant dans des matériaux souples compatibles avec le corps. Le résultat est un outil qui peut rester à l’intérieur d’une artère, suivre ses courbes naturelles et rapporter en temps réel des variations détaillées de la pression sanguine sans tuyaux externes encombrants. Si cette technologie est traduite en pratique clinique, elle pourrait conduire à une surveillance plus précise et moins invasive lors d’opérations et en soins intensifs, et ouvrir la voie à des cathéters combinant plusieurs fonctions de détection et de traitement sur une seule plateforme minuscule.

Citation: Ye, F., Hou, J., Li, X. et al. A cylindrical projection lithography-fabricated flexible on-catheter in situ integrated sensor for continuous in-artery blood pressure monitoring. Microsyst Nanoeng 12, 126 (2026). https://doi.org/10.1038/s41378-026-01242-z

Mots-clés: surveillance de la pression sanguine intravasculaire, capteur de pression en graphène, capteur flexible pour cathéter, systèmes microélectromécaniques, surveillance hémodynamique continue