Transformer les déchets de fruits de mer en capteurs de santé portables durables
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Des chercheurs du QUT (Université de technologie du Queensland) en Australie ont créé un prototype d'appareil électronique utilisant un matériau fabriqué à partir de déchets de fruits de mer, ouvrant la voie à des capteurs de santé portables sûrs, flexibles et durables.
Une équipe du Centre de science des matériaux de l'Université du Texas à Houston a démontré que le chitosane, un biopolymère biodégradable d'origine naturelle récupéré à partir de déchets de fruits de mer tels que les crevettes Red Claw (crevettes à pinces rouges), les langoustes et les calmars, peut être utilisé avec un film polymère conducteur haute performance pour créer une nouvelle classe de transistors électroniques portables.
Les échantillons de polymères de qualité médicale ont été fournis par Biomedical Chitosan, partenaire industriel basé sur la Sunshine Coast.
La recherche, publiée dans Small Structures , constitue une étape vers le développement de biocapteurs biocompatibles portables qui pourraient être capables de surveiller la santé en temps réel sans compromettre le confort, la sécurité ou l'environnement.
Les chercheurs du QUT, de gauche à droite : Chattarika Khamhanglit, professeur associé Indira Prasadam, Dr Yanan Xu, professeur Prashant Sonar, Dr Antonia RuJia Sun et professeur Yuan Tong Gu.
Le chercheur principal, le professeur Prashant Sonar, a déclaré que l'étude constituait une étape importante dans la construction de la prochaine génération d'appareils biomédicaux portables utilisant une approche électronique durable.
« Nous avons démontré avec succès qu’un film fabriqué à partir de chitosane, un biopolymère dérivé de déchets de fruits de mer, lorsqu’il est recouvert d’un polymère conducteur, peut servir de base à des transistors flexibles », a déclaré le professeur Sonar.
« Non seulement ces appareils fonctionnent électriquement, mais ils sont également biocompatibles, ce qui signifie qu’ils peuvent interagir en toute sécurité avec les cellules humaines, et ils sont suffisamment résistants mécaniquement pour résister à la flexion et au mouvement.
« Cela les rend idéaux pour les futurs moniteurs de santé portables. »
Le chitosane est déjà largement utilisé dans les applications biomédicales car il est non toxique et biodégradable.
En utilisant un procédé appelé polymérisation en phase vapeur (VPP) en collaboration avec l'Université d'Australie du Sud, les chercheurs ont appliqué une fine couche de film PEDOT:Tosylate sur du chitosane, un matériau connu pour sa conductivité élevée.
Le résultat a été un film électronique pliable et doux pour la peau qui a conservé des performances élevées même après avoir été plié des centaines de fois.
L'appareil créé par les chercheurs du QUT à partir de déchets de fruits de mer.
Chattarika Khamhanglit, chercheuse au doctorat à QUT et première auteure de l'étude, a déclaré que les appareils présentaient une résilience mécanique et une durabilité remarquables.
« Notre prototype a conservé jusqu'à 97 % de ses performances électriques après des tests de flexion répétés », a déclaré Mme Khamhanglit. « Cela nous conforte dans l'idée que ces matériaux pourraient être utilisés dans des applications concrètes, comme des capteurs de santé qui suivent les mouvements du corps sans perte de précision. »
La recherche a été menée par QUT mais a également impliqué une collaboration clé avec l'Université technologique de Nanyang (NTU), à Singapour, où les chercheurs ont apporté leur expertise dans les transistors organiques où la conductance des dispositifs à revêtement PEDOT:Tos actif varie via la grille électrolytique qui est nécessaire pour la détection biologique.
L'étude a également impliqué des partenaires du Centre de technologies biomédicales et du Centre de recherche analytique du QUT .
Les chercheurs de QUT impliqués dans la recherche sont : Chattarika Khamhanglit, Vithya Sahar Sethu Madhavan, Joshua McDonald, le professeur Prashant Sonar de l'École de chimie et de physique ; Antonia RuJia Sun, la professeure associée Indira Prasadam, le professeur YuanTong Gu de l'École de génie mécanique, médical et des procédés ; et le Dr Yanan Xu du QUT Central Analytical Research Facility (CARF).
Le professeur Sonar a déclaré que les transistors biocompatibles pourraient devenir la base de biocapteurs portables qui surveillent les signes vitaux ou détectent les biomarqueurs de maladies.
« Imaginez un patch léger qui peut adhérer confortablement à la peau et fournir des informations de santé continues et précises aux médecins ou aux patients », a déclaré le professeur Sonar. « Ces travaux démontrent que de tels dispositifs peuvent être fabriqués à partir de matériaux sûrs et durables provenant de la nature. »
La prochaine étape de la recherche se concentrera sur l’intégration des dispositifs à base de chitosane dans des plateformes de biodétection pour des applications de santé spécifiques, notamment la surveillance non invasive et les diagnostics au point de service.