Des chercheurs de l’Université d’Oxford ont développé une minuscule batterie capable d’alimenter de petits dispositifs implantables, tels que les technologies d’administration de médicaments. La nouvelle batterie s’inspire des gradients ioniques que les anguilles électriques utilisent pour produire de l’électricité. Il s’agit de minuscules gouttelettes d’hydrogel conducteur placées les unes à côté des autres. Chaque gouttelette a une concentration ionique différente, ce qui signifie que les ions passeront des gouttelettes à forte concentration aux gouttelettes à faible concentration. Lorsque les chercheurs connectent des électrodes à cette chaîne de gouttelettes, ils peuvent exploiter l’énergie générée par ce gradient ionique sous forme d’électricité. Les chercheurs peuvent imprimer de grandes quantités de ces nanogouttelettes, ce qui leur permet de personnaliser la technologie pour l’adapter à une gamme de dispositifs implantables avec différentes restrictions d’espace et besoins en énergie.
De minuscules implants médicaux pourraient être utilisés dans une grande variété d’applications, de l’administration de médicaments à la stimulation neuronale. Cependant, la création de tels dispositifs pose un défi constant : créer des sources d’énergie sûres et efficaces. Les batteries traditionnelles sont souvent trop volumineuses pour être utilisées dans de minuscules appareils bioélectroniques et posent également des problèmes de sécurité si elles fuient ou sont endommagées dans le corps.
Pour résoudre ce problème, ces chercheurs se sont inspirés de l’anguille électrique, qui utilise des gradients ioniques pour créer de l’électricité. L’équipe d’Oxford a utilisé une chaîne de gouttelettes d’hydrogel avec une concentration ionique différente dans chaque goutte pour créer un gradient ionique similaire. Lorsque les ions circulent à travers les gouttes, ils génèrent de l’énergie, et il suffit de fixer des électrodes à chaque extrémité de la chaîne pour exploiter cette énergie sous forme de courant électrique.
« La source d’énergie douce miniaturisée représente une percée dans les dispositifs bio-intégrés », a déclaré Yujia Zhang, chercheur impliqué dans l’étude. « En exploitant les gradients ioniques, nous avons développé un système miniature et biocompatible pour réguler les cellules et les tissus à l’échelle microscopique, ce qui ouvre une large gamme d’applications potentielles en biologie et en médecine. »
L’un des principaux atouts du système réside dans sa nature modulaire, grâce à laquelle les chercheurs peuvent imprimer différents réseaux et arrangements de gouttelettes pour alimenter différents appareils. Par exemple, en combinant 20 séries de cinq gouttelettes en série, les chercheurs pourraient alimenter une lumière LED nécessitant 2 volts.
« Ce travail aborde la question importante de savoir comment la stimulation produite par des dispositifs souples et biocompatibles peut être couplée à des cellules vivantes », a déclaré Hagan Bayley, un autre chercheur impliqué dans l’étude. « L’impact potentiel sur les dispositifs, notamment les interfaces bio-hybrides, les implants et les microrobots, est substantiel. »
Étude dans un journal Nature: Une source d’énergie ionique douce à l’échelle micrométrique module l’activité du réseau neuronal
Par : Oxford