Un biocapteur électronique alimenté par du glucose dans les fluides corporels a été développé par les chercheurs du KAUST. L'appareil associe un polymère de transport d'électrons à une enzyme qui extrait les électrons de sa réaction avec le glucose pour piloter ses circuits. Le biocapteur en plastique pourrait agir comme un moniteur continu des principaux indicateurs de santé, comme la glycémie chez les patients diabétiques.

"Rapide, la détection précise et précoce des anomalies du métabolisme est d'une importance primordiale à surveiller, contrôler et prévenir de nombreuses maladies, dont le diabète, " dit David Ohayon, un doctorat étudiant dans le laboratoire de Sahika Inal qui a dirigé la recherche avec son collègue postdoctoral Georgios Nikiforidis. « Les glucomètres d'aujourd'hui se limitent principalement aux appareils à piquer les doigts, qui sont souvent douloureux, " dit-il. Des dispositifs implantables de détection du glucose sont en cours de développement, mais leurs batteries compliquent l'implantation et doivent éventuellement être rechargées ou remplacées.

Une technologie alternative idéale serait des biocapteurs polymères implantables capables de s'alimenter eux-mêmes en utilisant des molécules qui les entourent.

Inal et son équipe sont tombés sur un polymère, synthétisé par l'équipe de Iain McCulloch chez KAUST, qui semble parfaitement adapté à la tâche. "Le polymère est un semi-conducteur de type n, ce qui signifie qu'il peut accepter et transporter des électrons le long de son épine dorsale, " dit Ohayon. Le polymère est couplé à l'enzyme glucose oxydase, qui extrait par oxydation des électrons de sa réaction avec le glucose.

D'habitude, un troisième composant est nécessaire pour transporter les électrons de l'enzyme au polymère. "Ces médiateurs sont souvent toxiques et doivent être immobilisés sur la surface de l'électrode, ce qui complique la miniaturisation des appareils et raccourcit la durée de vie, " dit Ohayon.

Le nouveau polymère n'a pas besoin d'un tel médiateur. "Notre polymère semble être capable d'héberger l'enzyme à une telle proximité qu'il permet une communication électrique efficace entre le centre actif et le squelette du polymère." Les chaînes latérales d'éthylène glycol du polymère sont probablement la clé de l'interaction, une hypothèse actuellement à l'étude en collaboration avec le groupe d'Enzo di Fabrizo au KAUST.

L'équipe a utilisé ce matériau polymère de type n dans un transistor pour détecter les niveaux de glucose dans la salive et également comme la moitié d'une pile à combustible entièrement en polymère qui utilise le glucose comme source d'énergie pour faire fonctionner l'appareil. "Cette pile à combustible est la première démonstration d'une solution entièrement plastique, dispositif de génération d'énergie électrocatalytique à base d'enzymes fonctionnant dans des milieux physiologiquement pertinents, " dit Inal.

« La détection du glucose et la production d'énergie ne sont que deux exemples des applications possibles lorsqu'un polymère synthétique communique efficacement avec une glucose oxydase de type enzyme catalytique, " Inal ajoute. " Notre objectif principal était de montrer la chimie polyvalente et les nouvelles applications de cette eau-stable spéciale, classe polymère, qui présente une conduction mixte (ionique et électronique)."

L'étude est publiée dans Matériaux naturels .