Les électrodes en éponge, vues ici dans une variété d'épaisseurs, utilisent des cubes de sucre comme modèles. Crédit :adapté de ACS Nano
Pour surveiller les rythmes cardiaques et la fonction musculaire, les médecins attachent souvent des électrodes à la peau d'un patient, détectant les signaux électriques qui se trouvent en dessous. Ces impulsions sont vitales pour le diagnostic précoce et le traitement de nombreux troubles, mais les électrodes actuellement disponibles ont une fonction limitée ou sont coûteuses à fabriquer. Rapports de chercheurs dans ACS Nano , cependant, ont maintenant développé une version spongieuse à faible coût avec une détection de signal améliorée qui est faite avec un modèle surprenant :un morceau de sucre.
Les électrodes de référence actuelles pour la surveillance électrophysiologique reposent sur un disque d'argent qui entre en contact avec la peau à travers un gel conducteur. Ces électrodes sont des outils essentiels pour détecter les signaux électriques anormaux liés à des problèmes de santé, tels que les crises cardiaques, les troubles cérébraux ou les maladies neuromusculaires. Ces dispositifs ne sont cependant pas sans inconvénients. Ils sont rigides et ne s'adaptent pas bien à la peau, en particulier lorsque le patient est physiquement actif, ce qui réduit la qualité du signal. De plus, le gel conducteur sèche rapidement, empêchant la surveillance à long terme et la détection d'événements rares. Pour relever ces défis, les chercheurs ont conçu des électrodes souples qui s'adaptent mieux à la peau, ainsi que des versions à base de micro-aiguilles qui pénètrent physiquement dans la peau, mais elles sont coûteuses à fabriquer, ce qui limite leur utilisation généralisée. Ainsi, Chuan Wang et ses collègues ont voulu développer une électrode en forme d'éponge à faible coût qui offrirait un contact cutané plus constant et plus résistant.
Pour fabriquer le nouvel appareil, les chercheurs ont commencé avec des cubes de sucre disponibles dans le commerce, qu'ils ont moulés dans un gabarit qui a été trempé dans du polydiméthylsiloxane liquide (PDMS). Le PDMS est devenu une structure solide après une étape de durcissement. Ils ont ensuite dissous le sucre avec de l'eau chaude et recouvert les micropores de l'éponge d'un film mince conducteur pour former l'électrode.
Parce que les micropores ont permis au matériau spongieux d'avoir une zone de contact accrue avec la peau, le nouveau dispositif a montré une forte intensité de signal et un bruit réduit par rapport aux électrodes standard. Les micropores ont également aidé l'appareil à transporter plus de gel conducteur, ce qui les a empêchés de sécher aussi rapidement et de perdre le signal, par rapport aux versions standard. Le gel a également agi comme un amortisseur, réduisant les impacts négatifs du mouvement du patient sur le contact peau-électrode et assurant la détection du signal. Les chercheurs ont testé la capacité du dispositif éponge à surveiller les contractions utérines pendant le travail et ont constaté qu'il fonctionnait aussi bien, voire mieux, qu'une électrode conventionnelle. En tant qu'alternative flexible et peu coûteuse, les électrodes éponge élargissent les possibilités d'applications de soins de santé portables, y compris l'utilisation dans les examens médicaux qui obligent les patients à se déplacer, ou pour la surveillance à long terme des personnes à la maison ou au travail, disent les chercheurs. Interfaces cerveau-ordinateur sans désordre