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Présentation

Biopiles et biocapteurs

L’objectif de notre travail consiste à fabriquer la plus petite biopile jamais construite, jetable et très bon marché. Son principe de fonctionnement est décrit sur le schéma 1. Elle fonctionnera sous la peau de façon autonome (in vivo) en puisant l’énergie chimique du couple oxygène-glucose naturellement présent dans les fluides physiologiques pour alimenter des dispositifs médicaux autonomes et implantés. La sélectivité des réactions enzymatiques permet la construction d’une cellule à un seul compartiment, contenant à la fois le réactif anodique (le glucose) et le réactif cathodique (l’oxygène).

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Schéma 1. Diagramme de la biopile. Les deux électrodes sont modifiées avec leurs bioélectrocatalystes respectifs et résident dans la même solution. À l’anode, les électrons sont transférés du glucose vers la glucose oxydase (GOx ou GDH), de la GOx ou GDH vers le polymère I et du polymère I, vers l’électrode. À la cathode, les électrons sont transférés de la cathode vers le polymère II, du polymère II vers la bilirubine oxydase (BOD) et de la BOD vers l’O2

La puissance opérationnelle d’une biopile dépend principalement : (I) de la densité de courant, qui est définie par le choix des enzymes ; (II) de la tension (qui est définie par le choix des polymères) ; (III) de la surface spécifique de l’électrode ; et (IV) de la stabilité de biopile.

  • Stratégie

Notre stratégie consiste à développer, contrôler et optimiser en synergie tous les éléments de la biopile. Pour cela, trois grands axes de recherche principaux sont donc simultanément développés :

  • 1) l’ingénierie des enzymes,
  • 2) l’ingénierie des polymères rédox,
  • 3) le développement de nouveaux matériaux d’électrodes afin de pouvoir augmenter la stabilité et la puissance de la biopile

Mots clefs : Bioélectrochimie / Chimie des matériaux / Chimie Analytique / Enzymologie et Ingénierie des Protéines