Des transistors biodégradables dans le corps humain

Des chercheurs de l'université de Standford ont mis au point des systèmes électroniques aptes à fonctionner dans une forte humidité... et biodégradables. La découverte ouvre de nombreuses perspectives thérapeutiques, notamment en médecine.
L'intégration de systèmes électroniques dans le corps humain est déjà une réalité. Du pacemaker aux prothèses sophistiquées, les découvertes et les applications sont de plus en plus nombreuses. De nos jours, recourir à des implants électroniques ou cybernétiques renvoie à l'image de l'intrusion de matériaux insolubles.
Cette pérennité des implants actuels empêche, dans la plupart des cas, leur emploi dans des traitements à court terme. Pour palier ce défaut, des recherches sur la biodégradabilité sont menées depuis des années. Il y a deux semaines, un professeur en sciences des matériaux de l'université de l'Illinois, John Rogers, annonçait la mise au point à l'aide de deux de ses comparses, Fiorenzo Omenetta et David Kaplan de l'Université Tufts, d'un transistor à base de silicium placé dans des couches de soie. Si le système annonçait une meilleure tolérance des tissus organiques aux implants électroniques, il restait assujetti au silicium, insoluble dans le corps humain.
L'objectif de Zhenon Bao était d'exploiter les avancées effectuées dans le domaine des matériaux organiques, de régler le problème des semi-conducteurs trop intrusifs pour espérer mettre au point des dispositifs électroniques éphémères. Pour le substrat, le professeur et son équipe se sont tournés vers une forme de plastique biodégradable, de type PLA (acide polylactique), validée par l'autorité américaine FDA (Food and Drug Administration). Les PLA sont déjà couramment utilisés pour les sutures en chirurgie, divers emballages, mais aussi pour des comprimés dans le domaine pharmaceutique.

Quand l'électronique se met au bio...

Pour ce qui concerne le semi-conducteur, l'équipe de Standford a employé un semi-conducteur organique en lieu et place du silicium utilisé par Rogers et ses collègues. Pour l'instant peu étudiées, les propriétés de biodégradation de la molécule choisie rappellent celles d'un pigment bien connu, la mélanine. Le contact électrique est quant à lui assuré par des nanoparticules d'or et d'argent qui présentent un diamètre inférieur à 10 nanomètres, en théorie sans danger pour l'organisme. Pour isoler le dispositif une couche diélectrique composée d'alcool polyvinylique de 800 nanomètres d'épaisseur a été utilisée.

Pour soumettre leur création à des conditions proches de celles rencontrées dans le corps humain, les scientifiques l'ont plongée dans une solution salée présentant un léger pH basique. Au bout de 70 jours il ne restait plus que les particules d'or, le reste s'étant dégradé avec succès.


Stades de dégradation du transistor expérimental mis au point à Standford. Christopher Bettinger


A terme, ce type de système permettrait d'effectuer des décharges programmées de médicaments ou de déclencher une capsule par le biais d'ondes pour délivrer une molécule thérapeutique. Une aide qui pourrait être précieuse dans le cadre de la chirurgie. Le but n'est donc pas ici de concurrencer les systèmes existants mais de proposer une application nouvelle de l'électronique dans le monde biologique. Zhenan Bao et son équipe ne s'arrêtent pas sur ce succès et projettent déjà de tester des substrats et matériaux diélectriques plus efficaces pour réduire l'intensité des courants électriques circulant dans ces transistors éphémères.
La technologie des systèmes électroniques organiques n'en est qu'à ses balbutiements. La mise au point de nouveaux matériaux pour un meilleur contrôle de la dégradation est un des enjeux multiples sur lequel Bao et son équipe travaillent d'arrache-pied



Schéma du transistor organique expérimental mis au point par l'équipe de Zhenan Bao. University of Standford