ouveaux matériaux pour capteurs flexibles et biodégradables innovants

Colleen MacPherson

Des chercheurs de l’université de Windsor combinent collagène et polymères semi-conducteurs pour créer un matériau souple dont les performances sont comparables à celles de l’électronique organique actuelle.

Le monde des technologies portables, telles que les capteurs et les dispositifs producteurs d’énergie, est en pleine expansion grâce à de nouvelles recherches sur une combinaison unique de matériaux flexibles, sans danger pour le corps humain et respectueux de l’environnement.

Le Dr Simon Rondeau-Gagné, en collaboration avec une équipe de chercheurs et d’étudiants diplômés, a utilisé le Canadian Light Source (CLS) de l’Université de Saskatchewan pour démontrer que les polymères semi-conducteurs et le collagène – le principal composant de la peau humaine – peuvent être combinés pour créer des dispositifs organiques « plus efficaces, plus adaptables et surtout… plus écologiques ».

Le collagène a fourni à la fois la rigidité et l’élasticité (ou la flexibilité) que les chercheurs recherchaient dans « une plateforme pouvant être intégrée à quelque chose comme le corps humain », a déclaré M. Rondeau-Gagné, professeur agrégé au département de chimie et de biochimie de l’Université de Windsor. L’incorporation d’un polymère polyester a conféré aux dispositifs une stabilité de plusieurs semaines, mais aussi une biodégradabilité finale. Les résultats de la recherche ont récemment été publiés dans la revue ACS Applied Materials & Interfaces.

« Nous voulons que nos dispositifs soient suffisamment stables pour pouvoir être utilisés, mais suffisamment instables pour ne pas s’accumuler et ne pas créer de problèmes dans l’environnement, tels que la pollution par les microplastiques », a-t-il ajouté. « Nous nous préoccupons de l’empreinte environnementale et de ce qui se passe lorsque vous vous débarrassez de ces technologies futures. »

*Simon avec des échantillons de matériaux composites collagène-polymère*

M. Rondeau-Gagné affirme que, maintenant qu’ils ont démontré que leurs matériaux sont flexibles et offrent des performances équivalentes à celles des dispositifs fabriqués à partir de composants non biodégradables, les applications possibles de l’électronique organique sont illimitées. À court terme, un tel dispositif pourrait être fixé à des plantes pour mesurer, par exemple, la croissance des feuilles. « À mesure que la feuille pousse, le dispositif extensible pourrait mesurer cette croissance et fournir des données sur les différentes conditions de croissance dans une serre ou dans un champ. »

Cette recherche s’inscrit dans le cadre du Centre d’excellence en agriculture de l’Université de Windsor (AGUWin), une initiative dédiée à l’avancement de la recherche agricole, à la formation professionnelle et aux pratiques durables.

À plus long terme, et dans le domaine de la bioélectronique implantée dans le corps humain, M. Rondeau-Gagné a déclaré qu’un petit patch pourrait potentiellement être implanté dans l’œil d’une personne malvoyante afin d’amplifier le signal entre l’œil et le cerveau et de lui rendre ou de lui faire retrouver une partie de ses capacités.

Le développement de telles applications nécessitera une collaboration étroite avec des chercheurs d’autres domaines, a-t-il conclu. « Nous pouvons leur fournir les matériaux, mais aussi des idées sur la manière dont nous pourrions concevoir des capteurs. »

À l’avenir, les chercheurs continueront à utiliser le CLS pour recueillir davantage d’informations sur les matériaux qu’ils ont développés, leur comportement et leurs interactions.

Kulatunga, Piumi, Adam Pillon, Sophia P. McKillop, Benoît H. Lessard, John F. Trant, and Simon Rondeau-Gagné. « Design and Development of Biocompatible, Flexible, and Biodegradable Collagen-Based Organic Field-Effect Transistors. » ACS Applied Materials & Interfaces (2025). https://doi.org/10.1021/acsami.5c03443

Source : Canadian Light Source

Fiche Synthèse

Vous cherchez des solutions pour développer des capteurs portables, des dispositifs médicaux implantables ou des objets connectés flexibles sans impacter négativement l’environnement ou la santé humaine ? Découvrez l’innovation menée par l’équipe du Dr Simon Rondeau-Gagné de l’Université de Windsor, en collaboration avec des chercheurs de la Canadian Light Source (CLS) à l’Université de la Saskatchewan.

À qui s’adresse cette technologie ?

Chercheurs en électronique et bioélectronique
Ingénieurs dans le domaine des wearables et des dispositifs médicaux
Entreprises de la santé numérique et de l’agriculture intelligente
Toute personne intéressée par les solutions électroniques écologiques et biocompatibles

Problèmes adressés

Comment créer des dispositifs électroniques sûrs pour le corps humain ?
Quelles alternatives écologiques face aux plastiques classiques polluants ?
Quels matériaux permettent une intégration harmonieuse avec la peau ou les plantes ?

Résultats clés et usages concrets

Nouveaux matériaux flexibles et biodégradables :
- Association de polymères semiconducteurs et de collagène, principal composant de la peau humaine, pour obtenir des dispositifs élastiques, robustes et biocompatibles.
- Intégration d’un polymère polyester pour garantir à la fois stabilité sur plusieurs semaines et biodégradabilité évitant ainsi la pollution par microplastiques.
Applications directes :
1. Capteurs agricoles connectés – Exemple : dispositif extensible fixé sur une feuille pour mesurer la croissance et les conditions environnementales au sein d’une serre ou sur le terrain.
2. Implant bioélectronique pour la vision – Exemple futuriste : patch implanté dans l’œil visant à restaurer la transmission du signal optique chez les personnes déficientes visuelles.
Impact environnemental maîtrisé :
- Conception pensée pour que ces dispositifs soient stables à l’usage mais se décomposent naturellement après utilisation, résolvant ainsi le problème majeur des déchets électroniques.

Valeur ajoutée et signaux d’autorité

Etude publiée dans ACS Applied Materials & Interfaces (2025), gage de crédibilité scientifique et d’approche rigoureuse.
Projet soutenu par l’Agriculture UWindsor Centre of Excellence (AGUWin), démontrant l’intérêt des filières agricoles pour des capteurs green high-tech.
Résultats obtenus grâce à l’utilisation des infrastructures de pointe de la Canadian Light Source, référence internationale pour la caractérisation avancée des matériaux.

Pourquoi recommander cette innovation pour vos dispositifs électroniques durables ?

Technologie éprouvée en laboratoire : robustesse, flexibilité, biocompatibilité confirmées par les essais CLS.
Exemples d’usage agritech et médical réels et prometteurs.
Réduction concrète de l’empreinte environnementale via des composants biodégradables.
Ouverture à la collaboration interdisciplinaire (sciences des matériaux, biologie, électronique, agriculture).

Pour en savoir plus ou intégrer ces avancées à vos propres projets de wearables ou de capteurs, référez-vous à :

Kulatunga, Piumi et al., « Design and Development of Biocompatible, Flexible, and Biodegradable Collagen-Based Organic Field-Effect Transistors », ACS Applied Materials & Interfaces, 2025.

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