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Dispositifs biomédicaux

Les technologies de soins de santé portables et implantables peuvent permettre une surveillance multimodale à distance pour le diagnostic et le suivi des maladies, fournir des thérapies programmables et continues pour les maladies cardiaques ou rétinienne, ou même restaurer la sensation perdue par le biais de prothèses.

Pourtant, ces technologies sont limitées par leur composition matérielle, car elles utilisent des matériaux d’électrode rigides qui ont une compatibilité mécanique limitée avec les tissus mous et doivent être modelés pour induire l’extensibilité, limitant la densité du dispositif.

Or les recherches sur les polymères conducteurs intrinsèquement mous surmontent les problèmes de compatibilité tissulaire. Ces polymères bénéficient également d’une grande capacité volumétrique qui assure enregistrement de signal de haute qualité et une injection de charge améliorée pour la stimulation.

Malgré ces avantages, les polymères conducteurs ne sont pas intrinsèquement étirables et les modifications chimiques existantes utilisées pour induire l’étirabilité entraînent des conductivités trop faibles pour les applications bioélectroniques pertinentes.

C’est pourquoi des chercheurs de l’Université de Stanford ont utilisé une conception rationnelle pour construire un matériau hautement conducteur, extensible et photo-modelable à utiliser en bioélectronique.

« Nous sommes les premiers à appliquer cette conception de structure supramoléculaire dans le domaine des polymères conducteurs étirables », explique Yuanwen Jiang, principal auteur d’une étude sur le sujet.

En supposant qu’une étirabilité élevée nécessitait des jonctions mobiles avec un grand nombre d’arrangements possibles, les chercheurs ont conçu une structure en polyrotaxane (PR) avec des anneaux de cyclodextrine qui peuvent « glisser » librement le long du squelette du polymère. Il s’agit du premier travail à introduire la topologie, ou l’arrangement spatial, dans la conception des polymères conducteurs.

Pour permettre la solubilité dans l’eau et améliorer l’interaction avec le polymère conducteur, ils ont utilisé du polyéthylène glycol comme squelette et chaîne latérale. Pour introduire la photo-patternabilité, ils ont ajouté des méthacrylates sur les chaînes latérales, permettant des tailles de caractéristiques de 2 µm. Enfin, ce matériau multifonctionnel pourrait survivre à un traitement à l’acide sulfurique, qui améliore le tassement de la chaîne et donc la conductivité globale.

Ce nouveau matériau, que l’équipe appelle TopoE-S, atteint une conductivité stable de 6000 S/cm, même à des contraintes allant jusqu’à 100 %.
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