Rassemblant doux, cellules vivantes malléables avec dur, l'électronique rigide peut être une tâche difficile. Les chercheurs d'UCicago ont développé une nouvelle méthode pour relever ce défi en utilisant des structures microscopiques pour construire de la bioélectronique plutôt que de les créer de haut en bas, créant ainsi un produit hautement personnalisable.

Les chercheurs sont très intéressés par la création d'électronique pouvant s'interfacer de manière transparente avec les tissus biologiques; ceux-ci pourraient être utilisés comme outils pour étudier le fonctionnement des cellules et des tissus ou comme dispositifs médicaux, tels que des stimulations tissulaires pour traiter la maladie de Parkinson ou des problèmes cardiaques.

Typiquement, une telle bioélectronique est créée par une approche « top-down », avec l'électronique déjà assemblée et rendue plus petite pour s'adapter au système biologique. Mais dans une nouvelle étude publiée dans Nature Nanotechnologie , Assoc. Le professeur Bozhi Tian et son équipe utilisent une méthode différente. Les chercheurs ont adopté une approche « bottom-up », dans lequel de petits blocs de construction appelés micelles se réunissent pour former une bioélectronique à base de carbone.

Les micelles sont un ensemble de molécules qui peuvent former une structure sphérique en raison des interactions avec l'eau. Ces structures uniques jouent un rôle essentiel dans de nombreux processus biologiques et chimiques importants, comme la façon dont les détergents éliminent les huiles, ou comment le corps traite certaines graisses.

Les petites micelles s'assemblent pour former des feuilles très fines nanoporeuses, recouvertes de trous extrêmement minuscules, ce qui permet beaucoup plus de flexibilité. Ces pores augmentent la surface, permettant plus de contact et une meilleure interface. Les pores améliorent également la flexibilité du dispositif bioélectronique, ce qui est important car la bioélectronique doit pouvoir bien s'adapter à la membrane biologique molle. Pour comprendre cela, imaginez la malléabilité d'une part de gâteau avec ses nombreuses poches d'air, contre un brownie dense.

"Il s'agit du tout premier article de recherche qui utilise l'auto-assemblage microscopique piloté par les micelles pour la bioélectronique, " dit Alexandre Prominski, un étudiant diplômé en chimie et co-premier auteur de l'article. "Cela suggère également que nous devrions rechercher plus de principes dans d'autres domaines, comme le stockage d'énergie, pour construire des biointerfaces."

Un autre avantage de cette approche est la polyvalence dans la construction de l'appareil. Créer la bioélectronique est aussi simple que d'échanger les blocs de construction.

"Nos membranes poreuses en carbone sont capables de détection et de stimulation biophysiques, " a déclaré Lingyuan Meng, un étudiant diplômé de la Pritzker School of Molecular Engineering et co-premier auteur de l'article. "Cette technologie pourrait également trouver des applications cliniques pour traiter des affections telles que l'épilepsie ou la maladie de Parkinson."