Un nouveau matériau semi-conducteur organique (à base de carbone) a été développé qui surpasse les options existantes pour la construction de la prochaine génération de biocapteurs. Une équipe de recherche internationale dirigée par KAUST est la première à surmonter certains défis critiques dans le développement de ce polymère.

De nombreux efforts de recherche sont actuellement consacrés à de nouveaux types de biocapteurs qui interagissent directement avec le corps pour détecter des produits biochimiques clés et servir d'indicateurs de santé et de maladie.

"Pour qu'un capteur soit compatible avec le corps, nous devons utiliser des matériaux organiques mous dont les propriétés mécaniques correspondent à celles des tissus biologiques, " dit Rawad Hallani, un ancien chercheur de l'équipe KAUST, qui a développé le polymère avec des chercheurs de plusieurs universités aux États-Unis et au Royaume-Uni.

Hallani explique que le polymère est conçu pour être utilisé dans des dispositifs appelés transistors électrochimiques organiques (OECT). Pour ces types d'appareils, le polymère doit permettre à des ions spécifiques et à des composés biochimiques de pénétrer dans le polymère et de le doper, qui à son tour peut moduler ses propriétés semi-conductrices électrochimiques. "La fluctuation des propriétés électrochimiques est ce que nous mesurons réellement comme signal de sortie de l'OECT, " il dit.

L'équipe a dû faire face à plusieurs défis chimiques car même des changements mineurs dans la structure du polymère peuvent avoir un impact significatif sur les performances. De nombreux autres groupes de recherche ont essayé de fabriquer ce polymère particulier, mais l'équipe KAUST est la première à réussir.

Leur innovation est basée sur des polymères appelés polythiophènes avec des groupes chimiques appelés glycols attachés dans des positions contrôlées avec précision. Apprendre à contrôler les emplacements des groupes glycol d'une manière qui n'avait pas encore été réalisée était un aspect clé de la percée.

"Identifier la bonne conception de polymère pour répondre à tous les critères que vous recherchez est la partie difficile, " dit Hallani. " Parfois, ce qui peut optimiser les performances du matériau peut affecter négativement sa stabilité, nous devons donc garder à l'esprit les propriétés énergétiques et électroniques du polymère. »

Une modélisation sophistiquée de la chimie computationnelle a été utilisée pour aider à obtenir la bonne conception. L'équipe a également été aidée par l'analyse spécialisée de la diffusion des rayons X et la microscopie électronique à effet tunnel pour surveiller la structure de leurs polymères. Ces techniques ont révélé comment l'emplacement des groupes glycol affectait la microstructure et les propriétés électroniques du matériau.

« Nous sommes enthousiasmés par les progrès réalisés par Rawad sur la synthèse des polymères, et nous sommes maintenant impatients de tester notre nouveau polymère dans des dispositifs de biocapteurs spécifiques. " déclare Iain McCulloch de l'équipe KAUST, qui est également rattaché à l'Université d'Oxford au Royaume-Uni.