L'électronique implantée flexible est un pas de plus vers les applications cliniques grâce à une technologie révolutionnaire récente développée par une équipe de recherche de l'Université Griffith et de l'UNSW Sydney.

Le travail a été lancé par le Dr Tuan-Khoa Nguyen, le professeur Nam-Trung Nguyen et le Dr Hoang-Phuong Phan (actuellement maître de conférences à l'Université de Nouvelle-Galles du Sud) du Queensland Micro and Nanotechnology Centre (QMNC) de l'Université Griffith utilisant des la technologie du carbure de silicium comme nouvelle plate-forme pour les interfaces biotissus électroniques à long terme.

Le projet était hébergé par le QMNC, qui abrite une partie du nœud du Queensland de l'Australian National Nanofabrication Facility (ANFF-Q).

ANFF-Q est une société créée dans le cadre de la National Collaborative Research Infrastructure Strategy pour fournir des installations de nano et de microfabrication aux chercheurs australiens.

Le QMNC offre des capacités uniques pour le développement et la caractérisation de matériaux à large bande interdite, une classe de semi-conducteurs dont les propriétés électroniques se situent entre les matériaux non conducteurs tels que le verre et les matériaux semi-conducteurs tels que le silicium utilisé pour les puces informatiques.

Ces propriétés permettent aux appareils constitués de ces matériaux de fonctionner dans des conditions extrêmes telles que des environnements à haute tension, à haute température et corrosifs.

Le QMNC et l'ANFF-Q ont fourni à ce projet des matériaux en carbure de silicium, une capacité de fabrication évolutive et des installations de caractérisation avancées pour des dispositifs micro/nanobioélectroniques robustes.

Les dispositifs implantables et flexibles ont un énorme potentiel pour traiter les maladies chroniques telles que la maladie de Parkinson et les lésions de la moelle épinière.

Ces dispositifs permettent un diagnostic direct des troubles des organes internes et fournissent des thérapies et des traitements adaptés.

Par exemple, de tels appareils peuvent offrir des stimulations électriques aux nerfs ciblés pour réguler les impulsions anormales et restaurer les fonctions corporelles.

Dr Tuan-Khoa Nguyen, Queensland Micro and Nanotechnology Center (QMNC) de l'Université Griffith

En raison de l'exigence de contact direct avec les biofluides, le maintien de leur fonctionnement à long terme lorsqu'ils sont implantés est un défi de taille.

L'équipe de recherche a développé un système de matériaux robuste et fonctionnel qui pourrait briser ce goulot d'étranglement.

"Le système se compose de nanomembranes de carbure de silicium comme surface de contact et de dioxyde de silicium comme encapsulation protectrice, montrant une stabilité inégalée et conservant sa fonctionnalité dans les biofluides", a déclaré le professeur Nam-Trung Nguyen.

"Pour la première fois, notre équipe a réussi à développer un système électronique implantable robuste avec une durée prévue de quelques décennies."

Les chercheurs ont démontré plusieurs modalités de capteurs d'impédance et de température, et des stimulateurs neuronaux ainsi qu'une stimulation nerveuse périphérique efficace dans des modèles animaux.

L'auteur correspondant, le Dr Phan, a déclaré que les dispositifs implantés tels que les marqueurs de rythme cardiaque et les stimulateurs cérébraux profonds avaient de puissantes capacités pour le traitement rapide de plusieurs maladies chroniques.

« Les implants traditionnels sont volumineux et ont une rigidité mécanique différente de celle des tissus humains, ce qui présente des risques potentiels pour les patients. Le développement de dispositifs électroniques mécaniquement doux mais chimiquement résistants est la solution clé à ce problème de longue date », a déclaré le Dr Phan.

Le concept de l'électronique flexible en carbure de silicium ouvre des voies prometteuses pour les neurosciences et les thérapies de stimulation neurale, qui pourraient offrir des traitements vitaux pour les maladies neurologiques chroniques et stimuler le rétablissement des patients.

"Pour faire de cette plateforme une réalité, nous avons la chance de disposer d'une solide équipe de recherche multidisciplinaire de l'Université Griffith, UNSW, Université du Queensland, Agence japonaise des sciences et technologies (JST) - ERATO, chacun apportant son expertise en science des matériaux, mécanique / génie électrique et génie biomédical », a déclaré le Dr Phan.