De la peau électonique pour des prothèses nouvelle génération



La peau est une façon d’expérimenter le monde qui nous entoure. Wei Gao de Caltech, professeur assistant au département d'ingénierie médicale d'Andrew et Peggy Cherng, a développé une peau électronique, ou e-skin, applicable directement sur la vraie peau. Son étude a été publiée dans la revue Science Robotics du 22 avril.

 

Cette peau artificielle est composée de caoutchouc souple et flexible et peut être dotée de capteurs qui recueillent des informations telles que le rythme cardiaque, la température du corps, le taux de glycémie, des indicateurs de santé, ou encore les signaux nerveux qui contrôlent les muscles. Elle fonctionne sans batterie, à partir de piles à biocarburant alimentées par les déchets de l'organisme.

 

L’énergie est de fait l’un des principaux défis de ce type de dispositifs. Wei Gao Wei Gao a pu montrer que la sueur pouvait fournir suffisamment d'énergie pour les alimenter. En effet, la sueur humaine contient des niveaux très élevés de lactate chimique, un composé sous-produit des processus métaboliques normaux. Ils proviennent en particulier des muscles pendant l'effort. Les piles à combustible intégrées dans la peau électronique absorbent ce lactate et le combinent avec l'oxygène de l'atmosphère. Elles génèrent de l'eau et du pyruvate, un autre sous-produit du métabolisme. Lorsqu'elles fonctionnent, les piles à biocarburants produisent suffisamment d'électricité pour alimenter des capteurs et un dispositif Bluetooth similaire à celui qui relie un téléphone portable à un autoradio, et permettent à la peau électronique de transmettre sans fil les données de ses capteurs.

 

L’autre enjeu était celui de la durée de vie, nécessairement longue, de ces piles biodégradables. Soumises à une forte intensité énergétique, leur dégradation se devait d’être minimale. Fabriquées à partir de nanotubes de carbone imprégnés d'un catalyseur platine/cobalt et d'une maille composite contenant une enzyme qui décompose le lactate, elles peuvent produire une puissance continue et stable (jusqu'à plusieurs milliwatts par centimètre carré) pendant plusieurs jours à partir de la sueur de l'homme.

 

« En plus d'être un biocapteur portable, cette peau électronique peut être une interface homme-machine, explique Wei Gao. Les signes vitaux et les informations moléculaires recueillis grâce à ce dispositif pourraient être utilisés pour concevoir et optimiser les prothèses de la prochaine génération ».


Sources: 

Texplore, Emily Velasco, California Institute of Technology (22/04/2020)