Matériaux/médecine Capteurs biocompatibles en nanocellulose

Des analyses de sang sans piqûre: des chercheurs de l’Empa mettent au point des capteurs biocompatibles en nanocellulose à placer sur la peau. Ces puces imprimées en 3D seront même prochainement biodégradables.

Mesurer des paramètres physiologiques sans percer la peau est déjà courant en médecine: ainsi, les diabétiques peuvent mesurer leur glycémie sans douleur à l’aide d’un capteur qui les dispense de se piquer le doigt.

Des chercheurs du Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) ont développé en collaboration avec des confrères canadiens un nouveau capteur qui s’adapte avec souplesse à la surface de la peau. Il est de surcroît biocompatible puisqu’il est en nanocellulose.

Un film transparent en bois

La nanocellulose est une matière première avantageuse et renouvelable composée de nanofibres et nanocristaux tirés par exemple du bois. La substance gélatineuse peut aussi être produite à partir de bactéries, d’algues ou de déchets provenant de l’industrie alimentaire. Il s’agit donc d’une production renouvelable et relativement simple.

Ce «superpudding» présente également des propriétés mécaniques appréciées dans la fabrication de certains composites utilisés pour revêtir des objets d’usage quotidien – par exemple des bouteilles – ou comme film d’emballage transparent.

Les chercheurs du laboratoire «Cellulose & Wood Materials» de l’Empa et Woo Soo Kim, de l’Université Simon Fraser au Canada, tablent en outre sur une caractéristique supplémentaire de la nanocellulose: sa biocompatibilité. C’est parce qu’il est d’origine naturelle que ce matériau se prête particulièrement bien aux applications biomédicales.

Pour réaliser les capteurs biocompatibles capables de mesurer d’importantes valeurs métaboliques, les chercheurs ont utilisé de la nanocellulose comme «encre» d’imprimante 3D. Ils l’ont enrichie de nanofils d’argent afin de la rendre électriquement conductrice.

Comme des spaghettis

Les essais ont montré que les nanofibres se prêtaient mieux que les nanocristaux à la fabrication d’une matrice bien entrelacée de minuscules fils d’argent. «Les nanofibres de cellulose sont aussi souples que des spaghettis cuits, avec toutefois un diamètre d’environ 20 nanomètres et une longueur de quelques microns», explique Gilberto Siqueira, chercheur à l’Empa, cité dans le magazine EmpaQuarterly.

L’équipe a réussi à développer des capteurs capables de mesurer des paramètres métaboliques importants tels que les teneurs en calcium, en potassium et en ions ammonium azotés. Pour permettre l’exploitation des mesures, le capteur épidermique électrochimique transmet ses données à un ordinateur. Le minuscule laboratoire appliqué à la peau n’est épais que d’un demi-millimètre.

Les chercheurs en étudient déjà la prochaine version: «Nous souhaitons remplacer les particules d’argent par un matériau conducteur fondé sur une liaison carbone», explique M. Siqueira. Les capteurs médicaux en nanocellulose seront alors non seulement biocompatibles, mais entièrement biodégradables.

https://youtu.be/xGt36DlRjHg