Le génie biomédical continue à offrir des solutions étonnantes à la communauté médicale en utilisant des conceptions sophistiquées au niveau nanométrique. Cela est bien démontré dans la fabrication de membranes et de tissus humains qui sont maintenant développés et conçus en utilisant une technologie de simulation complexe.
La simulation est une capacité très utile de l’ingénierie moderne. Tout, des systèmes de fluides aux automobiles, en passant par les villes, les systèmes de transport en commun, les engins spatiaux et les navires océaniques, peut être étudié et analysé par le biais de la simulation et de la modélisation avancée. Lorsque la technologie est appliquée avec succès à la simulation dans un domaine du génie biomédical, par exemple, elle peut très bien être appliquée à un autre domaine. Une fois que la croissance des cellules et des tissus est comprise pour un organe, elle peut éventuellement aider à comprendre la croissance d’un autre organe, et aider à la création de tissus et d’organes artificiels qui vont de l’avant. Nous voyons déjà l’application de la simulation aux systèmes humains, par exemple, à l’université de Stanford – où en 2020, des chercheurs ont simulé le schéma caché qui entraîne la croissance du cerveau. Les chercheurs affirment que des règles similaires pourraient guider le développement d’autres cellules dans le corps et que leur compréhension pourrait être importante pour réussir la bio-ingénierie des tissus et organes artificiels.
Faire progresser la simulation médicale au sein d’une cellule
L’université de Groningue, aux Pays-Bas, a fait progresser la simulation des tissus en créant un algorithme qui les aide à utiliser des données 
finies sur les tissus et à simuler des géométries complexes telles que les courbures des membranes. Leur algorithme permet de combiner différentes résolutions afin de créer des représentations très précises pour l’étude et la simulation. Les chercheurs ont pu modéliser et simuler avec précision une membrane lipidique mitochondriale de taille réelle. Cela leur a également permis de faire de l’ingénierie inverse sur un modèle tissulaire à plus grande échelle pour l’étude et l’exploration ultérieure.
Les chercheurs espèrent appliquer leurs avancées en matière de simulation pour réussir un jour à créer une cellule synthétique. Bien que les parties d’une cellule soient si minuscules qu’il n’est pas possible de les simuler avec succès, les progrès qu’ils ont réalisé donnent l’espoir d’une étude et d’une recherche scientifiques plus poussées qui pourraient être utilisées pour trouver des solutions à d’autres problèmes biologiques complexes.
Explorer de nouvelles possibilités avec la simulation biomédicale
La simulation biomédicale est à la pointe du progrès pour la recherche médicale. Ce qui peut être simulé sert de base aux itérations qui peuvent conduire à des solutions révolutionnaires à des problèmes médicaux que l’on croyait impossibles à résoudre autrement. Lorsque les organes, les tissus et les systèmes biologiques du corps humain peuvent réellement être simulés, les essais et les erreurs – qui sont la marque de la méthode scientifique et du progrès de la médecine – sont grandement facilités.
Prenez le cœur humain, par exemple. Grâce à un logiciel de simulation technique, il est possible de représenter de manière réaliste et précise 
un modèle de cœur humain sain avec ses quatre cavités et ses voies vasculaires (artères, veines et flux sanguin). D’un point de vue technique, le cœur est régulé par des facteurs tels que les signaux électriques, sa structure et la physique des fluides qui y circulent de manière complexe. Tous ces facteurs peuvent être introduits dans le logiciel de simulation pour créer une caractérisation complète et exhaustive du tissu cardiaque, jusqu’à sa structure fibreuse, ses voies électriques, et les performances et comportements attendus. À partir de là, les chercheurs peuvent explorer les différents effets sur le cœur et ses performances en utilisant divers changements et stimuli.
Par exemple, une simulation précise du cœur peut grandement faciliter la conception et la mise en place d’un stent. Près d’un demi-million de stents sont placés chez les patients chaque année afin d’éclaircir le cheminement du flux sanguin critique. Un stent doit pouvoir durer au moins dix ans ; un peu plus d’un tiers des personnes qui se font implanter un stent devront le faire réimplanter au cours de leur vie.
En simulant le cœur humain, ainsi que la circulation du sang et des fluides, la conception du stent peut être améliorée pour tenir compte de facteurs de conception tels que la résistance, la durée de vie en fatigue structurelle et les limites du stent implanté, et l’inclusion de variables qui améliorent la fiabilité du stent.
Des outils pour avancer
Les outils et logiciels de simulation sont applicables dans de nombreux domaines des sciences et de l’ingénierie. Sur le plan biomédical, ils sont particulièrement utiles car le corps humain ne se prête pas à l’escroquerie et à l’erreur. Cependant, grâce à une simulation précise, de nombreuses choses peuvent être essayées avant d’arriver à des solutions efficaces, comme un stent ou le traitement d’un système biologique avec une structure tissulaire complexe au sein de ses organes.
La simulation fournit aux chercheurs et aux médecins de nouveaux outils pour explorer de nouvelles possibilités et, en fin de compte, pour arriver à des solutions nouvelles et productives en médecine, aujourd’hui et dans le futur.
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