Alimentées par des larmes : les lentilles intelligentes du futur

Des scientifiques singapouriens viennent d’ouvrir une nouvelle voie dans le domaine des lentilles de contact intelligentes avec le développement d’une batterie flexible et unique. Cette invention, aussi mince que la cornée humaine, pourra un jour alimenter une gamme de dispositifs, tels que des lentilles de contact intelligentes, capables de transmettre des informations directement sur nos cornées.

Les lentilles de contact intelligentes sont des dispositifs haute technologie capables d’afficher des informations visibles sur nos cornées. Elles peuvent servir à accéder à la réalité augmentée et offrir de nouvelles possibilités en matière de correction de la vue, de surveillance de la santé et de détection et de traitement des maladies chroniques comme le diabète et le glaucome.

Le défi de l’alimentation : une batterie flexible et sûre

Pour atteindre ce potentiel futur, il est nécessaire de créer une batterie sûre et appropriée. Les batteries rechargeables existantes sont inadaptées car elles contiennent du métal et présentent des risques pour l’utilisateur.

La batterie développée par l’Université Technologique de Nanyang (NTU Singapour) est fabriquée à partir de matériaux biocompatibles et ne contient ni fils ni métaux lourds toxiques, contrairement aux batteries au lithium-ion ou aux systèmes de charge sans fil.

Comment ça marche ? La chimie derrière la batterie

Cette batterie innovante possède un revêtement à base de glucose qui réagit avec les ions sodium et chlorure dans la solution saline environnante. L’eau qu’elle contient sert de « fil » ou de « circuit » pour générer de l’électricité. Elle pourrait également être alimentée par les larmes humaines, qui contiennent des ions sodium et potassium, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie.

Les tests ont montré qu’elle pourrait être utilisée pendant une heure supplémentaire pour chaque cycle de douze heures.

Pleure-moi un courant

L’équipe a fait la démonstration de son invention à l’aide d’un œil humain simulé. La batterie, d’une épaisseur d’environ 0,5 millimètre, génère de l’énergie électrique en réagissant avec les larmes basales – les larmes constantes qui créent une fine pellicule sur nos globes oculaires – pour que les dispositifs intégrés dans les lentilles puissent fonctionner.

La batterie souple et plate se décharge de l’électricité par un processus appelé réduction lorsque son revêtement de glucose oxydase réagit avec les ions sodium et chlorure des larmes, générant ainsi de l’énergie et du courant à l’intérieur des lentilles de contact.

L’équipe a démontré que la batterie pouvait produire un courant de 45 microampères et une puissance maximale de 201 microwatts, ce qui serait suffisant pour alimenter une lentille de contact intelligente.

Des essais en laboratoire ont montré que la batterie pouvait être chargée et déchargée jusqu’à 200 fois. Les batteries lithium-ion classiques ont une durée de vie de 300 à 500 cycles de charge.

L’équipe recommande de placer la batterie pendant au moins huit heures dans une solution appropriée contenant une grande quantité de glucose et d’ions sodium et potassium, afin de la charger pendant le sommeil de l’utilisateur.

Les applications et l’avenir de cette technologie

« Cette recherche a commencé avec une simple question : les batteries de lentilles de contact pourraient-elles être rechargées avec nos larmes ? » a déclaré le Professeur Associé Lee Seok Woo de la NTU, qui a dirigé l’étude.

« Cette invention pourrait aider à développer davantage la technologie des lentilles de contact intelligentes », a ajouté le Professeur Murukeshan Vadakke Matham, spécialisé dans la biomédecine et l’optique à l’échelle nanométrique.

En plus de sa capacité à produire un courant suffisant pour alimenter une lentille de contact intelligente, la batterie démontre sa flexibilité et sa longévité. Avec une épaisseur de seulement 0,5 millimètre, elle peut être chargée et déchargée jusqu’à 200 fois. L’équipe de recherche a déposé un brevet et travaille actuellement à la commercialisation de cette invention.

En synthèse

Cette découverte signale un changement majeur dans la façon dont les dispositifs médicaux pourraient être alimentés dans l’avenir. En utilisant une batterie alimentée par des larmes humaines, la NTU Singapour a ouvert la porte à de nouvelles possibilités dans le domaine des lentilles de contact intelligentes, offrant de nouvelles perspectives pour la surveillance de la santé, la réalité augmentée, etc.

Pour une meilleure compréhension

Comment la batterie peut-elle être rechargée ?

Elle peut être rechargée par une solution contenant une grande quantité de glucose, sodium et potassium ions, ou même par des larmes humaines.

Quels sont les avantages de cette batterie ?

Elle est flexible, sûre pour l’utilisation humaine et plus respectueuse de l’environnement.

Quand cette technologie sera-t-elle disponible sur le marché ?

L’équipe de recherche travaille actuellement à la commercialisation de l’invention, mais aucune date précise n’a été annoncée.

Comment cette technologie influencera-t-elle l’industrie des lentilles de contact ?

Elle pourrait révolutionner la façon dont les lentilles intelligentes sont alimentées, en offrant plus de flexibilité et de sécurité aux utilisateurs.

L’article de recherche intitulé « A tear-based battery charged by biofuel for smart contact lenses » (.PDF) a été publié dans Nano Energy en juin 2023. DOI 10.1016/j.nanoen.2023.108344 – DOI : http://dx.doi.org/10.1016/j.nanoen.2023.108344

Légende illustration principale : Le professeur associé Lee Seok Woo, de l’école d’ingénierie électrique et électronique (EEE) de NTU, montrant la batterie flexible aussi fine qu’une cornée humaine. Crédit NTU Singapore