Matériaux pour la santé et dispositifs biomédicaux

Les matériaux électrostimulables « actionneurs » que nous développons au laboratoire peuvent trouver de nombreuses applications en lien avec la santé ou pour le développement de dispositifs biomédicaux.
En effet, ces polymères électroactifs sont souvent biocompatibles et miniaturisables, permettent de générer des déformations et un travail mécanique sous faible tension (~1V) et peuvent fonctionner en utilisant des liquides physiologiques/biologiques comme source ionique.
Ainsi, en élaborant des dispositifs stimulables se déformant en flexion (actionneurs bi- ou tri-couches), nous nous intéressons au développement de dispositifs biomédicaux dont la courbure peut être contrôlée électriquement. En fonctionnalisant par exemples des cathéters ou des implants cochléaires, nous souhaitons faciliter le travail des chirurgiens pour la navigation ou l’implantation de ces dispositifs, afin de (i) réduire les temps d’intervention, (ii) augmenter les taux de succès et (iii) réduire les dommages provoqués aux tissus du patient durant l’intervention.

De plus, en fonctionnalisant des matériaux ultraporeux (polyHIPE, cryogels, …) par un polymère électrostimulable, il devient possible de développer des échaffaudages « 4D » électrostimulables pouvant servir de milieu de culture cellulaire dynamique combinant stimulation électrique et mécanique, pour des études de mécanotransduction cellulaire.

Enfin, nous développons des gels de polymères, conducteurs ioniques, permettant de mimer, grâce à leur propriétés piézoioniques, le fonctionnement des mécanorécepteurs biologiques trouvés dans la peau. Cette « peau ionique » pourrait non seulement trouver des applications pour conférer le sens du toucher à des prothèses mais également servir d’interface avec le système nerveux puisque les signaux électriques générés sont suffisants pour induire une réponse nerveuse.

Mots-clés: polymères électroactifs, microactionneurs, matériaux 3D et 4D, culture cellulaire, dispositifs biomédicaux, implants, peau piézoionique
 

Sélection de publications récentes (ou brevets)

Franziska Hahn, Ana Ferrandez-Montero, Mélodie Queri, Cédric Vancaeyzeele, Cédric Plesse, Rémy Agniel, Johanne Leroy-Dudal, Interfaces Electroactive 4D Porous Scaffold Based on Conducting Polymer as a Responsive and Dynamic In Vitro Cell Culture Platform, ACS Appl. Mater. 2024, 16, 5, 5613–5626, https://doi.org/10.1021/acsami.3c16686
Yuta Dobashi, Dickson Yao, Yael Petel, Tan Ngoc Nguyen, Mirza Saquib Sarwar, Yacine Thabet, Cliff L. W. Ng, Ettore Scabeni Glitz, Giao Tran Minh Nguyen, Cédric Plesse, Frédéric Vidal, Carl A. Michal, John D. W. Madden, Piezoionic mechanoreceptors: Force-induced current generation in hydrogels, Science, 2022, 376, 6592, 502-507, https://doi.org/10.1126/science.aaw1974
A. Ferrandez-Montero, B. Carlier, R. Agniel, J. Leroy-Dudal,C. Vancaeyzeele, C. Plesse, 4D smart porous scaffolds based on the polyHIPE architecture and electroactive PEDOT, J. Mater. Chem. C, 2021, 9, 12388-12398 https://doi.org/10.1039/D1TC01846A
M. Farajollahi, V. Woehling, C.Plesse, GTM. Nguyen, F. Vidal, F. Sassani, VXD Yang, JDW Madden, Self-contained tubular bending actuator driven by conducting polymers, Sensors and Actuators A – Physical, 2016, 249, 45-56 https://doi.org/10.1016/j.sna.2016.08.006