03 septembre 2024 | 15h19
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On ne le penserait pas, en raison de leur petite taille, mais le bout des doigts est de loin l’une des parties du corps les plus productrices de sueur. Chacune, expliquent les experts, héberge plus d'un millier de glandes sudoripares, et cette « usine » peut produire 100 à 1 000 fois plus de sueur que la plupart des autres zones du corps, même au repos. Ce flux constant de sueur naturelle, qui se poursuit même sans stimulation ni activité physique, offre une source fiable pour alimenter un appareil portable, un patch de haute technologie, capable d'assurer un suivi continu et personnalisé de la santé. Un « check-up » à portée de main, qui fonctionne 24 heures sur 24, même pendant le sommeil ou les périodes d'inactivité. Il a été développé par des ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego.
Il s'agit d'un petit bracelet électronique, un appareil portable alimenté par la sueur, qui surveille des paramètres chimiques vitaux, tels que le taux de glucose, mais aussi des vitamines et même des médicaments, le tout en analysant la sueur même du bout des doigts d'où il tire son énergie. Le patch et cette nouvelle stratégie d'analyse de la santé ont été illustrés dans une étude publiée dans « Nature Electronics » par le groupe de recherche de Joseph Wang, professeur à l'UC San Diego. Le dispositif, qui s'enroule autour du doigt et tire de l'énergie de cette source « improbable », est composé de plusieurs composants électroniques imprimés sur un matériau polymère fin, flexible et extensible. Sa conception lui permet de s'adapter au doigt tout en étant suffisamment durable pour résister aux flexions, étirements et mouvements répétés. « Il repose sur une intégration étonnante de composants de récupération et de stockage d'énergie, avec plusieurs biocapteurs dans un microcanal fluidique, ainsi que le contrôleur électronique correspondant, le tout à portée de main », décrit Wang.
Au cœur de son fonctionnement se trouvent des biopiles qui sont positionnées là où l'appareil entre en contact avec le bout du doigt et ont été spécialement conçues pour collecter et convertir efficacement les produits chimiques présents dans la sueur en électricité. Cette électricité est stockée dans une paire de batteries qui alimentent une série de capteurs, 4 au total, chacun étant chargé de surveiller un biomarqueur spécifique : le glucose, la vitamine C, le lactate et la lévodopa, un médicament utilisé pour traiter la maladie de Parkinson. Alors que la sueur est transportée à travers de minuscules canaux microfluidiques en papier vers ces capteurs, l'appareil analyse les niveaux de biomarqueurs, tout en puisant l'énergie dont il a besoin de la sueur même qu'il prélève. Une petite puce traite les signaux des capteurs et transmet sans fil les données via Bluetooth à faible consommation d'énergie à une application pour smartphone ou ordinateur portable conçue sur mesure.
Cela ressemble à de la science-fiction, mais ce système promet d'être « un moniteur de santé automatique à portée de main », souligne le premier co-auteur de l'étude, Shichao Ding, chercheur postdoctoral au sein du groupe de recherche de Wang à la Jacobs School of Engineering de l'UC San Diego. . « Le porteur peut se reposer ou dormir, et l'appareil peut toujours récupérer de l'énergie et suivre les niveaux de biomarqueurs. » Lors de tests menés par des experts, une personne a porté l'appareil tout au long de la journée pour surveiller les niveaux de glucose pendant les repas, les niveaux de lactate pendant le travail de bureau et l'exercice, les niveaux de vitamine C en buvant du jus et les niveaux d'orange et de lévodopa après avoir mangé des fèves, une source naturelle de composé.
Ding et Tamoghna Saha, premier co-auteur, affirment que le dispositif peut être personnalisé pour répondre aux besoins de santé individuels en détectant différents ensembles de biomarqueurs. Les chercheurs travaillent au développement d'un système en boucle fermée qui non seulement surveille ces marqueurs biologiques, mais administre également des traitements basés sur les données collectées. Par exemple, dans le cas du diabète, un tel dispositif pourrait surveiller en permanence les niveaux de glucose et administrer automatiquement de l'insuline si nécessaire, puis évaluer l'efficacité du traitement en surveillant davantage les niveaux. « Alimentation, détection et traitement autonomes, le tout dans un seul appareil – tel est l'objectif ultime », conclut Ding.
