Résumé
La plupart des systèmes médicaux implantés sont limités par la taille de leur source d’énergie (batteries). Cette limitation ralentit le développement de dispositifs (tels que la réalisation de capteurs autonomes sous-cutanés mesurant le taux de glucose chez les patients diabétiques) qui rendraient les patients totalement autonomes, permettant ainsi d’éviter sous-dosages et surdosages de médicaments. L’objectif de notre travail consiste à fabriquer une alternative aux batteries dites « classiques » (lithium, zinc/air, etc.) : les biopiles enzymatiques glucose/O2. Ces biopiles miniatures fonctionneraient sous la peau de façon autonome (in vivo) en puisant l’énergie chimique du couple oxygène-glucose naturellement présent dans les fluides physiologiques. La sélectivité des réactions enzymatiques permet la construction d’une cellule à un seul compartiment, contenant à la fois le réactif anodique (le glucose) et le réactif cathodique (l’oxygène). Ces biopiles pourraient alors alimenter des dispositifs médicaux autonomes et implantés.
La puissance opérationnelle d’une biopile dépend principalement : (1) de la densité de courant et de la tension, qui sont définis par le choix des enzymes et des polymères (qui connectent électriquement les enzymes à la surface des électrodes) et (2) de la surface spécifique de l’électrode. La mise au point de biopiles requiert donc une approche multidisciplinaire allant de la chimie des matériaux, la biologie moléculaire et cellulaire, l’enzymologie à la chimie des polymères. Lors de ce séminaire, outre le concept de « biopile », sera présentée une approche multidisciplinaire qui a permis d’intégrer étroitement et de manière contrôlée les éléments biologiques aux électrodes, et permis l’implantation de biopiles dans des souris.
