Des scientifiques développent un film polymère inspiré de la soie d'araignée pour connecter les tissus biologiques aux appareils électroniques

Science >> Science > >> Chimie

Réseau d'électrodes adaptables à la forme et sensibles à l'eau comme électrodes implantables de stimulation et d'enregistrement.a , Schéma (en haut) et photographie (en bas) d'un réseau d'électrodes WRAP flexible. b , Film Au sur hydrogel sec de Polyacrylamide et film WRAP. Le mouillage a provoqué la contraction du film WRAP-Au et une légère augmentation de la résistance. c , Images au microscope optique de domaines Au discontinus sur le substrat gonflé de manière isotrope (en haut) et maillage Au continu sur un film PC-WRAP (en bas). d , Modifications de l'impédance (tracés pleins) et de l'angle de phase (tracés creux) de l'électrode WRAP sous contrainte (20 %, 40 %). e , Transitoires de tension mesurant E _maman et E _mc de l'électrode WRAP qui doit rester dans la fenêtre d'électrolyse de l'eau (−0,6–0,8 V). f , Schéma montrant que les procédures d'implantation des électrodes WRAP sont plus simples et plus sûres par rapport à celles des électrodes conventionnelles. Crédit :*Nature* (2023). DOI :10.1038/s41586-023-06732-y

Une équipe de scientifiques en matériaux affiliés à plusieurs institutions de Singapour et de Chine a développé un film polymère inspiré de la soie d'araignée qui peut être utilisé pour connecter des tissus biologiques à un appareil électronique. Leurs résultats sont rapportés dans la revue Nature . Les rédacteurs de Nature ont publié un résumé de recherche décrivant les travaux dans le même numéro.

Les scientifiques travaillent depuis un certain temps déjà au développement d'un matériau permettant de connecter des tissus biologiques à un appareil électronique. Un tel matériau permettrait par exemple de fabriquer des implants médicaux qui ne seraient pas rejetés, ou de connecter des prothèses de membres ou des dispositifs pour contrôler des organes, comme comme stimulateurs cardiaques. Cependant, la plupart de ces efforts ont échoué en raison de problèmes de raideur et de réponse immunitaire ou de l'introduction d'autres problèmes de sécurité.

Une voie de recherche prometteuse a consisté à étudier des films souples et minces qui pourraient être appliqués sur un organe, tel que le cœur, et qui seraient emballés sous film rétractable lors de leur application, de la même manière que les plastiques sont utilisés pour emballer sous film rétractable des produits de consommation. Les efforts antérieurs se sont révélés prometteurs, mais ont souffert de problèmes de fermeté et d’une rareté de matériaux qui rétrécissent lorsqu’ils sont exposés à la température du corps humain ou à l’eau. Dans ce nouvel effort, l'équipe de recherche a surmonté ces problèmes.

Pour créer leur film, les chercheurs se sont tournés vers des draglines en soie d'araignée, qui rétrécissent lorsqu'elles sont exposées à une humidité élevée ou à de l'eau. L'équipe a créé un polymère aux propriétés cristallines similaires à celles des draglines en soie, avec une structure initiale qui reste en place jusqu'à l'exposition à l'eau :l'eau décompose la structure cristalline, forçant la structure à se contracter.

L’équipe a baptisé son produit un film polymère à adaptation de forme (WRAP) sensible à l’eau. Les tests ont montré que leurs films non seulement rétrécissaient mais s'adaptaient également aux objets lorsqu'ils étaient étirés dessus. L’équipe a ensuite créé des électrodes à utiliser avec leur WRAP en utilisant des couches métalliques conductrices d’électrons recouvertes d’un matériau isolant. Ils ont ensuite appliqué les électrodes en les encapsulant à l'aide d'une autre couche isolante.

Jusqu'à présent, les chercheurs ont testé leur film uniquement en laboratoire, mais ils sont convaincus qu'il fonctionnera bien sur le corps et, une fois cela démontré, les produits basés sur celui-ci devraient s'avérer adaptés à une utilisation dans une grande variété d'applications médicales. /P>

Plus d'informations : Junqi Yi et al, Films polymères supercontractiles sensibles à l'eau pour interfaces bioélectroniques, Nature (2023). DOI :10.1038/s41586-023-06732-y

Les films polymères inspirés de la soie d'araignée relient les tissus biologiques et les appareils électroniques, Nature (2023). DOI :10.1038/d41586-023-03653-8

Informations sur le journal : Nature