Les dispositifs médicaux implantés dans l'organisme bénéficient des progrès technologiques des piles et des batteries. Cependant leur autonomie en énergie reste insatisfaisante : la batterie d'un cœur artificiel doit, en effet, être rechargée toutes les 24 heures ! Et si le dispositif médical utilisait la même source d'énergie que l'organe auquel il supplée, le glucose et l'oxygène dans le cas du cœur ?
Pour parvenir à ce graal, les scientifiques ambitionnent de développer une pile à combustible adaptée en levant deux verrous.
- Ses électrodes doivent être biocompatibles et n'induire aucune réaction inflammatoire.
- Ses catalyseurs doivent être très sélectifs dans le milieu biologique.
Dans cette perspective, des chercheurs de l'Irig ont amélioré, avec leurs partenaires, l'efficacité en milieu biologique de catalyseurs dérivés du graphène, très sélectifs vis-à-vis de la réduction de l'oxygène, qu'ils développent depuis plusieurs années.
- La fabrication des électrodes a été optimisée en vue de maîtriser leur porosité pour une bonne diffusion des réactifs, notamment à l'aide de techniques d'impression 3D.
- De nouvelles membranes ont été mises au point pour éviter l'encrassement des électrodes par des cellules (biofouling), et ainsi éviter la perte de performances.
D'abord testées in vitro pendant un an, ces nouvelles piles ont conservé leur performance électrochimique et leur caractère biocompatible. Puis elles ont été implantées chez des rats pendant six mois, au cours desquels elles sont restées intactes et opérationnelles et n'ont provoqué ni rejet ni réaction inflammatoire.
Il reste désormais à relever le défi de la catalyse de l'oxydation du glucose.