L'or mou permet de relier les nerfs à l'électronique
L'or ne se prête pas facilement à la transformation en fils longs et fins. Mais des chercheurs de l'université de Linköping, en Suède, ont réussi à créer des nanofils d'or et à mettre au point des électrodes souples qui peuvent être connectées au système nerveux. Les électrodes sont douces comme des nerfs, extensibles et conductrices d'électricité, et devraient durer longtemps dans le corps.
Certaines personnes ont un "cœur d'or", alors pourquoi pas des "nerfs d'or" ? À l'avenir, il pourrait être possible d'utiliser ce métal précieux dans des interfaces souples pour connecter l'électronique au système nerveux à des fins médicales. Cette technologie pourrait être utilisée pour soulager des maladies telles que l'épilepsie, la maladie de Parkinson, la paralysie ou les douleurs chroniques. Cependant, la création d'une interface où l'électronique peut rencontrer le cerveau ou d'autres parties du système nerveux pose des défis particuliers.
"Les conducteurs classiques utilisés en électronique sont des métaux, qui sont très durs et rigides. Les propriétés mécaniques du système nerveux ressemblent davantage à de la gelée molle. Pour obtenir une transmission précise du signal, nous devons nous rapprocher des fibres nerveuses en question, mais comme le corps est constamment en mouvement, établir un contact étroit entre quelque chose de dur et quelque chose de mou et fragile devient un problème", explique Klas Tybrandt, professeur de science des matériaux au laboratoire d'électronique organique de l'université de Linköping, qui a dirigé les travaux de recherche.
Les chercheurs souhaitent donc créer des électrodes qui présentent une bonne conductivité ainsi que des propriétés mécaniques similaires à la souplesse du corps humain. Ces dernières années, plusieurs études ont montré que les électrodes souples n'endommagent pas les tissus autant que les électrodes dures. Dans l'étude actuelle, publiée dans la revue Small, un groupe de chercheurs de l'université de Linköping a développé des nanofils d'or - mille fois plus fins qu'un cheveu - et les a intégrés dans un matériau élastique pour créer des microélectrodes souples.
"Nous avons réussi à fabriquer un nouveau nanomatériau plus performant à partir de nanofils d'or combinés à un caoutchouc de silicone très souple. En les faisant fonctionner ensemble, nous avons obtenu un conducteur à haute conductivité électrique, très souple et composé de matériaux biocompatibles qui fonctionnent avec le corps", explique Klas Tybrandt.
Le caoutchouc de silicone est utilisé dans les implants médicaux, tels que les implants mammaires. Les électrodes souples contiennent également de l'or et du platine, des métaux couramment utilisés dans les dispositifs médicaux à usage clinique. Cependant, il est très difficile de fabriquer des nanostructures d'or longues et étroites. Jusqu'à présent, cette difficulté constituait un obstacle majeur, mais les chercheurs ont maintenant trouvé une nouvelle façon de fabriquer des nanofils d'or. Ils y parviennent en utilisant des nanofils d'argent.
L'argent possède des propriétés uniques qui en font un très bon matériau pour créer le type de nanofils recherché par les chercheurs, et il est utilisé dans certains nanomatériaux extensibles. Le problème de l'argent est qu'il est chimiquement réactif. De la même manière que les couverts en argent se décolorent au fil du temps lorsque des réactions chimiques se produisent à la surface, l'argent des nanofils se décompose de manière à laisser s'échapper des ions argent. À une concentration suffisamment élevée, les ions d'argent peuvent être toxiques pour nous.
C'est lorsque Laura Seufert, doctorante dans le groupe de recherche de Klas Tybrandt, s'est efforcée de trouver un moyen de synthétiser, ou de "faire pousser", des nanofils d'or, qu'elle a découvert une nouvelle approche qui ouvrait de nouvelles possibilités. Au début, il était difficile de contrôler la forme des nanofils. Mais elle a ensuite découvert une méthode qui a permis d'obtenir des fils très lisses. Au lieu d'essayer de faire croître des nanofils d'or dès le départ, elle a commencé par un mince nanofil d'argent pur.
"Comme il est possible de fabriquer des nanofils d'argent, nous en profitons pour utiliser le nanofil d'argent comme une sorte de modèle sur lequel nous faisons croître de l'or. L'étape suivante du processus consiste à retirer l'argent. Une fois cette étape franchie, nous obtenons un matériau contenant plus de 99 % d'or. Il s'agit donc d'une sorte d'astuce pour contourner le problème de la fabrication de nanostructures d'or longues et étroites", explique Klas Tybrandt.
En collaboration avec le professeur Simon Farnebo du département des sciences biomédicales et cliniques de l'université de Linköping, les chercheurs à l'origine de l'étude ont montré que les microélectrodes souples et élastiques peuvent stimuler un nerf de rat et capter les signaux émis par le nerf.
Dans les applications où l'électronique douce doit être intégrée dans le corps, le matériau doit durer longtemps, de préférence à vie. Les chercheurs ont testé la stabilité du nouveau matériau et ont conclu qu'il durerait au moins trois ans, ce qui est mieux que de nombreux nanomatériaux développés jusqu'à présent.
L'équipe de recherche s'emploie à présent à affiner le matériau et à créer différents types d'électrodes encore plus petites et capables d'entrer en contact plus étroit avec les cellules nerveuses.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Laura Seufert, Mohammed Elmahmoudy, Charlotte Theunis, Samuel Lienemann, Yuyang Li, Mohsen Mohammadi, Ulrika Boda, Alejandro Carnicer‐Lombarte, Renee Kroon, Per O.Å. Persson, Aiman Rahmanudin, Mary J. Donahue, Simon Farnebo, Klas Tybrandt; "Stretchable Tissue‐Like Gold Nanowire Composites with Long‐Term Stability for Neural Interfaces"; Small, 2024-6-30
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