Dans les scénarios de haute performance, votre peau transpire. Les coussinets d’électrodes collants se desserrent, perturbant leur précision biométrique. Et l’interface métal-peau de votre montre connectée habituelle, aussi impressionnante soit-elle, ne peut pas tout faire — elle échoue souvent sur des points de données clés, comme les calories dépensées. Alors, comment quelqu’un est-il censé être le meilleur possible (comme personne n’a jamais été) dans ces conditions ?
Une équipe internationale de scientifiques — comprenant des chercheurs de Penn State, du MIT et de l’Institut Suzhou de Biotechnologie et de Technologie biomédicale en Chine — a fortuitement mis au point une réponse: une électrode polymère sûre et fiable qui peut être peinte directement sur la peau. Comme le rapporte leur nouvel article, publié lundi dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ces composants « biocompatibles » des électrodes se sont révélés excellents pour suivre l’activité musculaire, le rythme cardiaque et les ondes cérébrales, tout en passant avec succès plusieurs tests de sécurité. Dans des tests d’électrocardiogramme (ECG) avec un sujet courant sur un tapis roulant, les électrodes ont en fait assuré une cohérence de 95,1 % « avant et après une légère sudation », écrivent-ils.
Les chercheurs estiment que leur conception pourrait être ajustée pour former des « tatouages » électrodes plus permanents, des interfaces homme-machine cyborg et une biométrie des plantes afin d’aider à atteindre des objectifs agricoles. Mais ils se sont montrés particulièrement enthousiastes quant à la capacité de leurs électrodes peintables à faciliter la vie des enfants nécessitant une surveillance médicale à long terme.
« Par exemple, les électrodes peuvent être conçues avec des motifs dessin animé, ce qui pourrait réduire l’anxiété et améliorer l’acceptation chez les utilisateurs pédiatriques en rendant la surveillance EP [électrophysiologie] moins intimidante », suggèrent-ils dans leur étude.
« Une telle personnalisation améliore non seulement le confort physiologique, mais aussi l’acceptation sociale », notent-ils. (Je pense moi-même à quelques Pokémon de type électrique qui fonctionneraient particulièrement bien pour cela.)
Une nouvelle couche de peinture
Le professeur d’ingénierie de Penn State, Huanyu Cheng, et ses collaborateurs ont combiné plusieurs composés complexes pour donner vie à cette peinture d’électrode hyper-flexible et à l’adhérence unique. La conductivité électrique du matériau a été obtenue grâce à un composé appelé poly(3,4-éthylènedioxythiophène) : poly(styrene sulfonate), ou PEDOT:PSS. Un autre additif, l’acide dodécylbenzenesulfonique, ou DBSA, a joué double rôle en tant qu’additif conducteur et plastifiant, aidant à rendre le produit fini plus flexible face aux mouvements du corps. Et, enfin, un mélange d’eau, d’éthanol et d’un polymère plastique mou connu sous le nom d’alcool polyvinylique (PVA) complétait la recette, que l’équipe a aimablement abrégé en WE-PPD (pour « water-ethanol-PVA/PEDOT:PSS/DBSA »).
« L’utilisation à long terme des électrodes sur la peau repose sur une perméabilité élevée à la vapeur d’eau, afin d’améliorer le confort corporel et l’adhérence même en présence de la sueur, tout en minimisant l’irritation cutanée », notent-ils dans leur étude.
Cheng et ses collègues ont testé la respirabilité de leurs électrodes peintables à deux températures, 22 °C et 37 °C, pour évaluer la facilité avec laquelle la vapeur d’eau traversait ces couches. Les résultats, par rapport au film Tegaderm traditionnel de qualité médicale, étaient impressionnants: le WE-PPD a permis à près de cinq fois plus de vapeur d’eau de passer à la température plus modérée et plus de dix fois à 37 °C.
Ces électrodes ont également résisté à des étirements allant jusqu’à environ 170 % avant défaillance, ont rapporté les chercheurs, lorsqu’elles étaient associées à un textile argenté poreux pour les connecter aux appareils de biomonitoring.
La peau au cœur du projet
Bien que les chercheurs aient documenté « aucune réaction cutanée indésirable » après que les sujets aient porté WE-PPD pendant une période complète de 24 heures, ils reconnaissent que cela et leur modeste série de tests de toxicité ne constituent que le début des garde-fous de sécurité nécessaires avant que ces électrodes puissent être utilisées dans la pratique.
Un défi particulier, notent-ils, sera d’évaluer ces électrodes peintables pour l’imagerie par résonance magnétique multimodale (IRM), où la technologie a franchi certaines étapes de compatibilité IRM préliminaires mais pourrait entraîner des effets secondaires non souhaités.
« Les études futures devraient examiner de manière systématique le chauffage induit par les radiofréquences (RF), le taux d’absorption spécifique et les interactions électromagnétiques sous différentes conditions de fonctionnement et séquences d’impulsions IRM », notent-ils. (Autrement dit, la dernière chose que vous voudriez est un appareil portable super adhésif qui chauffe soudainement et ne se retire plus.)
Ainsi, la technologie est prometteuse, mais il faudra sans doute encore patienter avant de pouvoir exhiber des électrodes peintables qui ressemblent à Pikachu ou Raichu.
