Différent des homologues inorganiques comme le silicium, les semi-conducteurs organiques peuvent fonctionner en flexion ou en étirement. Habituellement, un film plus mince peut avoir une plus grande capacité à se plier. A part le pliage, un appareil plus fin ou plus petit peut également offrir un temps de réponse plus rapide, ce qui est particulièrement important pour l'application du capteur si des informations immédiates sont nécessaires. Ces capteurs ultra flexibles sont des domaines de recherche très prisés et leurs applications couvrent l'électronique, détection intelligente et etc.

Récemment, une équipe de recherche de l'Université de Hong Kong (HKU) dirigée par le Dr Paddy Chan Kwok-leung du département de génie mécanique, en collaboration avec le Professeur Gilberto Leung Ka-kit (Professeur Tsang Wing-Hing en Neuroscience Clinique) et le Dr Anderson Tsang Chun-on de Chirurgie, et le professeur Xu Aimin du Département de pharmacologie et de pharmacie, ont développé un capteur de protéine C-réactive (CRP) intégré à un cathéter médical pour la détection directe de la CRP (Figure 1). Ce capteur organique a une épaisseur totale inférieure à un micromètre (~1/50 de cheveux humains asiatiques), ce qui peut considérablement gagner du temps pour la collecte d'échantillons et de données, de quelques heures actuellement à 10 minutes ou moins. En d'autres termes, les tests et la guérison de l'inflammation peuvent être accélérés de 30 fois. La lecture du signal en temps réel a un grand potentiel pour permettre aux médecins de prendre les mesures immédiates nécessaires.

Ce dispositif électronique organique mécaniquement flexible développé par l'équipe du Dr Chan, comme démonstration de concept, est de mesurer l'information biologique en temps réel. Cet appareil peut détecter le niveau de CRP jusqu'à 1ug/mL, et donc plus suffisant pour dévier l'état de santé des patients. Les résultats de la recherche ont été publiés récemment dans la revue Sciences avancées .

Le taux de CRP dans le sang est un indicateur important reflétant le niveau d'inflammation des patients. Il est actuellement testé par des analyses sanguines qui ne peuvent fournir d'informations en temps réel sur les patients. Afin de surveiller en permanence certaines protéines ou niveaux de biomarqueurs dans le corps humain, l'approche courante consiste à effectuer des analyses sanguines régulières à chaque période donnée. Cependant, il faudrait encore des heures ou plus pour terminer un test et aucune information en temps réel ne peut être fournie. Le dispositif organique actuel développé par l'équipe du Dr Chan peut mesurer les informations biologiques en temps réel avec un très petit volume d'échantillon.

Autrefois, développer un dispositif ultrafin jusqu'à moins de 1 mm (~1/50 de cheveux humains asiatiques) d'épaisseur afin de permettre une application conforme et souple, leurs fabrications étaient très difficiles. Ces dispositifs ultrafins sont faciles à froisser et à casser pendant les processus de dépôt et de transfert. Le dépôt de la couche d'encapsulation pour protéger le dispositif dans des conditions de fonctionnement extrêmes telles que haute température, humidité, et etc est un autre obstacle.

Le capteur CRP développé par l'équipe de recherche HKU n'est qu'un exemple pour démontrer le concept des appareils ultrafins. D'autres capteurs tels que le neurotransmetteur, et des capteurs de bactéries peuvent également être utilisés. Outre la sensibilité élevée et le temps de réponse rapide, une autre réalisation majeure de ce dispositif capteur ultra-mince et ultra-flexible est sa compatibilité avec les procédés de stérilisation standards adaptés dans les hôpitaux. L'équipe du Dr Chan a développé une couche d'encapsulation CTYOP "en forme de capsule" qui permet à l'appareil de résister à une pression élevée, environnement de température et d'humidité. En utilisant une capsule CYTOP avec seulement 250 nm, cet appareil peut résister à l'eau bouillante ou à la vapeur chaude pendant plus de 30 minutes sans montrer de dégradation des performances (Figure 2). Cette compatibilité de stérilisation fait de l'appareil un outil approprié à utiliser avec des instruments chirurgicaux en salle d'opération nécessitant un environnement aseptique.

Afin de transférer les capteurs sur différents dispositifs médicaux, un doctorat étudiant de l'équipe du Dr Chan, Monsieur Ji Xudong, adapté un substrat en plastique à double couche hydrophile-hydrophobe qui peut être facilement détaché du support en verre une fois en contact avec de l'eau. De telles propriétés flottantes rendent le transfert des capteurs sur différents substrats ou objets beaucoup plus simple et plus important encore, l'appareil ne montre aucune dégradation des performances après le transfert entre différents sujets (Figure 3).

À l'avenir, Le Dr Chan et son équipe amélioreront encore la puissance de détection des dispositifs en intégrant des neurotransmetteurs et des capteurs de pression sur le cathéter. L'équipe développera également une plateforme de capteurs pour les tests cliniques sur les animaux. Autre que le capteur CRP pour le sang, l'équipe prévoit également de mesurer d'autres biomarqueurs, en particulier les neurotransmetteurs ou d'autres informations du liquide céphalo-rachidien qui peuvent fournir des informations précieuses en temps réel sur les patients souffrant de traumatisme crânien ou d'accidents vasculaires cérébraux. L'équipe entre HKU Engineering and Medicine vise également à développer un système de mégadonnées pour mesurer et surveiller en continu diverses informations biomédicales précieuses provenant du cerveau ou d'autres parties du corps. Une fois que les données deviennent disponibles en utilisant ces capteurs à faible coût, l'équipe espère que les signaux mesurés en temps réel pourront permettre aux médecins de prendre des mesures immédiates pour guérir les patients.