Nouvelle avancée : flexibilité et durabilité inédites des bioélectrodes pour dispositifs médicaux portables

ParisLes industries de la santé et du fitness évoluent rapidement grâce aux dispositifs portables capables de surveiller les signaux corporels en continu. D'ici 2033, ces dispositifs devraient atteindre une valeur de 572,06 milliards de dollars USD. Cependant, les bioélectrodes actuelles présentent des problèmes tels que le manque de flexibilité et la non-perméabilité à l'air, ce qui les rend inconfortables à porter sur de longues périodes.

Des chercheurs de l'Institut de Technologie de Tokyo, comprenant le professeur adjoint Tatsuhiro Horii et le professeur associé Toshinori Fujie, ont développé un nouveau matériau bioélectrode pour résoudre les problèmes actuels. Ce matériau, décrit dans NPG Asia Materials, est extensible, perméable à l'air et s'adapte parfaitement à la peau. Voici quelques caractéristiques clés :

• Comprend des réseaux fibreux conducteurs composés de nanotubes de carbone à paroi simple (SWCNTs).
• Soutenu par une feuille nano extensible en poly(styrène- b-butadiène- b-styrène) (SBS).
• Plusieurs couches, atteignant une épaisseur minimale de 431 nm.
• Principaux atouts : Flexibilité, Perméabilité à l'humidité, Durabilité.

Horii explique qu'ils recherchent des électrodes autonomes, extensibles, perméables à l'humidité et qui s'adaptent parfaitement à la peau sans restreindre les mouvements.

L'équipe a utilisé des SWCNTs dans des mélanges à base d'eau et les a appliqués couche par couche sur des nanosheets SBS. Cela a rendu les bioélectrodes à la fois extensibles et respirantes. L'ajout de couches supplémentaires de SWCNTs a raidi le matériau, augmentant le module élastique de 48,5 MPa avec une couche à 60,8 MPa avec trois couches, et jusqu'à 104,2 MPa avec cinq couches, tout en conservant la flexibilité.

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Les nanosheets SBS, qu'ils soient non revêtus ou recouverts d'une ou trois couches de SWCNTs, peuvent s'étirer jusqu'à 380 % de leur longueur d'origine avant de se déformer de manière permanente. Cela dépasse largement les performances des électrodes métalliques comme l'or, qui se brisent lorsqu'elles sont étirées de moins de 30 %.

Une condition essentielle pour les bioélectrodes est d'empêcher la formation de transpiration. La structure fibreuse du réseau de SWCNT permet une meilleure circulation de l'air par rapport aux films solides. Les tests ont démontré que le SWCNT 3rd-SBS avait un taux de transmission de vapeur d'eau de 28 316 g/m² sur 2 heures, soit deux fois plus élevé que celui de la peau normale.

Les tests de durabilité ont révélé la robustesse de ces bioélectrodes. L’équipe les a immergées dans une sueur artificielle et les a pliées de nombreuses fois, n'observant qu'une légère augmentation de la résistance (1,1 fois dans la sueur et 1,3 fois après 300 flexions). De plus, les nanofeuillets SWCNT 3rd-SBS sont restés en place même après avoir été frottés dix fois, prouvant leur aptitude pour une utilisation à long terme.

Cette nouvelle technologie rend les bioélectrodes plus confortables, durables et précises. Les chercheurs et les développeurs devraient se pencher sur ces innovations car elles répondent aux problèmes fondamentaux des dispositifs de santé portables. Ces améliorations pourraient rendre les moniteurs de santé plus fiables et plus durables, bénéfices tant pour les utilisateurs que pour le domaine médical.