Vers l’homme bionique : des nanomachines implantées dans le corps humain

Homme Bionique Cyborg
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Les nanocapteurs et nanomoteurs sont partout. Ce sont eux qui font tourner l’écran de votre Smartphone et règlent la mise au point de votre appareil photo. Une équipe de chercheurs de l’université de Tel-Aviv a trouvé un moyen de fabriquer des composants biocompatibles adaptés à ces nanomachines, qui les rendent idéales pour la construction de dispositifs médicaux comme des parties de corps bioniques.

Les microsystèmes électromécaniques, mieux connus sous leur nom acronymique anglais de MEMS, sont à ce jour fabriqués à partir de silicium. L’innovation des chercheurs de l’université de Tel-Aviv, les doctorantes en ingénierie Leeya Engel et Jenny Shklovsky, sous la direction du Prof. Yosi Shacham-Diamand de l’Ecole du Génie électrique, et le Dr. Slava Krylov de l’Ecole de Génie mécanique, réside dans la création d’un nouveau procédé de micro-impression permettant de remplacer le silicium par un polymère organique non toxique extrêmement souple. Les MEMS fabriqués à partir de cette matière seront plus malléables, plus écoénergétiques et pourront être implantés dans le corps humain en toute sécurité.

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Comme leur nom le suggère, les microsystèmes électromécaniques créent une passerelle entre l’univers de l’électricité et celui de la mécanique. Ils ont des applications variées dans le domaine de l’électronique, de l’automobile et de la médecine. En général, les MEMS sont de deux types. Les capteurs, comme l’accéléromètre qui oriente l’écran de votre Smartphone à l’horizontale ou à la verticale, recueillent leurs informations à partir de leur environnement en convertissant les signaux de mouvement ou chimiques en signaux électriques. Les seconds sont les actionneurs MEMS, comme par exemple celui qui opère la mise au point de l’appareil photo des Smartphones, travaillent en sens inverse, convertissant les signaux électriques en mouvements mécaniques.

Ces deux types de MEMS utilisent des micros et nano-composants, tels que des membranes, pour mesurer ou produire les mouvements nécessaires. Pendant des années, ces membranes ont été fabriquées à partir de silicium, par un processus emprunté à l’industrie des semi-conducteurs. Le nouveau procédé d’impression mis au point à l’université de Tel-Aviv – publié dans la revue “Microelectronic Engineering” et présenté lors du 59 ème Symposium International AVS à Tampa, en Floride- produit des membranes caoutchouteuses, minces comme du papier, constituées d’un type particulier de polymère organique, qui possède des propriétés adaptées aux nano-capteurs et nano-actionneurs. Qui plus est, les membranes polymères conviennent mieux à l’implantation dans le corps humain que leurs homologues en silicium, notamment parce qu’elles sont des centaines de fois plus souples que les matériaux conventionnels.

Des prothèses bioniques perfectionnées

Les propriétés exceptionnelles de ces membranes polymères ouvrent des possibilités sans précédent. Leur flexibilité pourra permettra la création de capteurs MEMS plus sensibles et d’actionneurs MEMS écoénergétiques. Ils pourront entre autre prolonger la durée de vie de la batterie des appareils photo et des téléphones portables. Mais c’est surtout dans le domaine de la médecine que ce procédé d’impression peut avoir le plus de conséquences. Les membranes polymères peuvent être utilisées dans des dispositifs tels que les tests de diagnostic et les prothèses intelligentes. Il existe déjà des membres bioniques capables de répondre aux stimuli du système nerveux d’un amputé et de l’environnement extérieur, et des prothèses de vessie qui régulent la miction des personnes paralysées en-dessous de la ceinture. Le passage aux MEMS à base de membranes polymères pourrait aider à rendre de telles prothèses plus confortables, plus efficaces et utilisables en toute sécurité, à l’extérieur ou à l’intérieur du corps humain.

Selon Leeya Engel, “L’utilisation de nouveaux matériaux souples dans les micro-dispositifs débride l’imagination et étend les limites de la technologie”, “mais l’introduction des MEMS en polymère dans l’industrie ne peut être réalisée qu’avec le développement de technologies d’impression qui permettent la production de masse bon marché. La nouvelle membrane en polymère conçue par notre équipe pourrait dès à présent être produite rapidement et à moindre coût”.

La prochaine étape, ajoute-t-elle, sera d’utiliser ce procédé d’impression pour fabriquer des capteurs et des actionneurs fonctionnels à l’échelle micrométrique et nanométrique presque entièrement en polymère qui, grâce à leur flexibilité, pourraient être introduits dans les muscles artificiels. Ils pourraient également permettre de réaliser des écrans suffisamment souples pour être roulés dans la poche d’un vêtement.

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