Innovation

En intégrant des nanoparticules magnétiques dans des cellules traitées par thérapie génique, des chercheurs britanniques ont réussi à les diriger vers une tumeur. L'efficacité de ce traitement, qui doit encore être mis au point, s'en trouve considérablement accrue.

Claire Lewis et Munitta Muthana, chercheuses à l'université de Sheffield, ont eu, avec leurs collègues, une idée géniale. Comme elles l'expliquent dans la revue *Gene Therapy*, elles ont injecté des nanoparticules magnétiques dans des monocytes. Cela peut paraître surprenant, mais ces particules sont présentes dans certaines bactéries et sont parfaitement bien tolérées par ces organismes vivants.

Source :https://www.nature.com/articles/gt200857

Il y a vingt ans, la thérapie génique suscitait beaucoup d’espoirs. Malgré des succès indéniables, il a fallu tempérer quelque peu ces attentes, car la réalité s’avère plus complexe que ne l’avaient imaginé les biologistes et les médecins. Mais qu’est-ce que la thérapie génique ?
L’absence ou la structure défectueuse d’un gène peut altérer la composition des protéines produites par les cellules. Ce défaut est alors à l’origine de certaines maladies, héréditaires (mucoviscidose, myopathie) ou non (cancer). L’idée de la thérapie génique est qu’il suffirait d’introduire un gène sain dans les cellules défectueuses pour corriger ou compenser la production anormale de protéines. Contrairement à un médicament qui agit sur l’activité des protéines et les fonctions cellulaires, la thérapie génique cherche à intervenir à la source des dysfonctionnements.
Une façon d’insérer un gène sain dans un organisme malade consiste à l’introduire d’abord dans des monocytes, des cellules sanguines de la famille des leucocytes (globules blancs) qui évoluent en macrophages, puis à les injecter dans la circulation sanguine. Des tentatives de ce type ont été menées pour traiter certains cancers, mais leur efficacité repose en partie sur le nombre de monocytes porteurs du gène curatif qui parviennent à pénétrer dans la tumeur. En général, ce nombre est malheureusement faible.

Attraction magnétique vers la tumeur

Claire Lewis et Munitta Muthana, chercheuses à l’université de Sheffield, ont eu, avec leurs collègues, une idée géniale. Comme elles l’expliquent dans la revue *Gene Therapy*, elles ont injecté des nanoparticules magnétiques dans des monocytes. Cela peut paraître surprenant, mais de telles particules sont présentes dans certaines bactéries et sont parfaitement bien tolérées par ces organismes vivants.
Après avoir réussi à introduire ces nanoparticules dans les monocytes, puis à injecter ces derniers à des souris malades, les chercheurs ont utilisé des champs magnétiques pour attirer les cellules traitées vers les tumeurs. Ils ont alors constaté que la quantité de monocytes porteurs de la thérapie génique ayant pénétré dans les tumeurs avait augmenté.
Claire Lewis estime que cette nouvelle technique présente un grand potentiel en thérapie génique, et pas seulement pour le cancer. Elle cite par exemple les problèmes d’arthrose ou d’ischémie myocardique entraînant des troubles cardiaques.

Ces dernières années, les cellules solaires en pérovskite (PSC), en tant que dispositifs de conversion photoélectrique, se sont distinguées par leur excellent rendement de conversion énergétique (PCE) et leur faible coût de fabrication ; elles sont ainsi devenues l'une des solutions les plus prometteuses pour remplacer les cellules solaires classiques à base de silicium et répondre aux enjeux énergétiques urgents actuels.

Parmi ceux-ci, les PSC souples sont particulièrement polyvalents et pourraient accélérer les progrès rapides de l'électronique portable, entraînant ainsi un changement de paradigme significatif dans le domaine de l'électronique grand public. Les PSC souples actuels utilisent des substrats polymères à base de pétrole non biodégradables, dont l'élimination aggrave la « pollution blanche ». Par conséquent, le développement de substrats souples écologiques, biodégradables et peu coûteux constituera une excellente alternative aux PSC souples.

Il a été démontré que le papier à base de nanocellulose modifiée constituait un excellent substrat biodégradable pour les cellules solaires flexibles à pérovskite et, potentiellement, pour d'autres dispositifs flexibles respectueux de l'environnement.

Une équipe de scientifiques chinois dirigée par le professeur Wei Huang, de l'Institut des matériaux avancés de l'Université technologique de Nanjing, a mis au point des cellules solaires en pérovskite souples sur du papier transparent à base de nanocellulose. Cela n'a été rendu possible qu'après avoir mis au point un procédé de traitement visant à améliorer les propriétés mécaniques et optiques ainsi que l'imperméabilité du papier à base de nanocellulose pure.

Les cellules solaires flexibles montées sur ces substrats modifiés présentent une puissance spécifique élevée de 0,^{56 W/g}, ainsi qu’une bonne stabilité et une bonne résistance mécanique. Un autre avantage majeur du papier à base de nanocellulose réside dans sa biodégradabilité, ce qui en fait un substrat plus adapté que le PEN et le PET pour la prochaine génération d’électronique flexible écologique. 

Source : Nature.com

https://www.nature.com/articles/s41528-019-0048-2

GenesInk fait partie du projet GREENSENSE, financé par le programme de recherche et d’innovation « Horizon 2020 » de l’Union européenne au titre de la convention de subvention n° 761000 depuis janvier 2018. L’objectif de GREENSENSE est de développer des composants électroniques imprimés à base de nanocellulose (NC) en vue de leur intégration finale dans une plateforme de biodétection hybride et multiparamétrique, destinée à la détection des substances psychoactives (DoA). Les matériaux à base de NC (par exemple, les substrats et les encres) offrent une meilleure imprimabilité et de meilleures performances que le papier dans le domaine de l’électronique imprimée. De plus, la NC est reconnue pour ses avantages techniques et environnementaux par rapport aux polymères (haut degré de fonctionnalisation et recyclabilité). Ce projet constitue une source prometteuse d’innovation dans l’industrie biomédicale. Il est prévu pour une durée de 4 ans, avec un budget total de 8 M€.

1. Objectif du projet

L'électronique imprimée (PE) est l'une des technologies qui connaît la croissance la plus rapide au monde. Elle présente un intérêt pour divers domaines d'application tels que les biens de consommation, l'Internet des objets (IoT), la santé, l'aérospatiale, l'électronique, les médias et les transports. Le papier et le plastique sont considérés comme des substrats clés dans le développement des futurs dispositifs électroniques flexibles. Contrairement aux substrats polymères, l'électronique à base de papier ou de cellulose est économique, recyclable et devrait contribuer de manière significative à la réduction de l'impact environnemental des « déchets électroniques ». Malheureusement, les propriétés de surface du papier conventionnel (porosité et rugosité) ne sont pas adaptées à l'électronique imprimée. Pour pallier ces problèmes liés au papier conventionnel, les films à base de NC, qui présentent une résistance mécanique, une transparence, une faible porosité et une surface lisse, sont considérés comme des alternatives prometteuses.

Ainsi, GREENSENSE vise à développer une plateforme de biodétection durable, sans fil et autonome, basée sur la nanocellulose, destinée à l’analyse quantitative des substances psychoactives (DoA). Grâce à la nanocellulose, cette plateforme intégrera différents composants électroniques imprimés (une antenne NFC (Near Field Communication), des dispositifs de stockage d’énergie et un écran) à un biocapteur imprimé de conception nouvelle et à une micropuce. La nanocellulose sera alors utilisée :

• en tant que substrat pour l'électronique imprimée,
• pour l'encapsulation du dispositif final,
• et en tant que composant actif dans la formulation d'encres fonctionnelles.

Si nécessaire, la surface de la nanocellulose sera traitée afin d'améliorer son imprimabilité et sa compatibilité avec les encres fonctionnelles.

2. Perspectives

Dans le cadre du projet GREENSENSE, une plateforme de biodétection durable, à base de nanocellulose, destinée à l'analyse des substances psychoactives, sera mise au point. Cette plateforme intègre des composants électroniques imprimés à forte valeur ajoutée, tels qu'une antenne, un écran, un supercondensateur ou une batterie, ainsi qu'un biocapteur doté d'une micropuce en silicium spécialisée.

Des techniques de sérigraphie et d’impression à jet d’encre à haut débit et haute précision seront utilisées pour fabriquer des composants à grande échelle. La plateforme de biodétection finale, flexible et recyclable, pourra être produite en série avec une consommation d’énergie ultra-faible et sera donc rentable, durable et respectueuse de l’environnement.

3. Consortium

Le projet a démarré le^1er janvier 2018. Treize partenaires unissent leurs forces pour atteindre l'objectif du projet, à savoir le développement d'une plateforme de biodétection durable basée sur la commande numérique (NC).

• Leitat, institut technique spécialisé dans les processus d'innovation industrielle. Le projet GREENSENSE est coordonné par Leitat, qui participe également à la fonctionnalisation des nanocomposites et à la mise au point de formulations d'encres à base de nanocomposites.
• L'AIT(Institut autrichien de technologie), qui participe au développement des biocapteurs imprimés destinés à être intégrés à la plateforme de biodétection.
• Melodea, spécialiste de l'extraction de nanocristaux de cellulose, participe à la production et à la fonctionnalisation de nanocellulose cristalline (CNC) et de films à base de CNC à l'échelle pilote.
• RISE Acreo AB, fournisseur de solutions TIC innovantes et à forte valeur ajoutée. Acreo intervient dans le développement d'encres, l'optimisation des procédés d'impression et la mise au point d'écrans électrochromiques ; l'entreprise est également chargée de la fabrication, par une combinaison de techniques d'impression et d'hybridation « pick & place », de la plateforme de biodétection GREENSENSE.
• Infineon, une entreprise spécialisée dans les semi-conducteurs, participe au développement de micropuces.
• Atlas Medical, fabricant et fournisseur de réactifs et de kits de diagnostic de qualité, apporte son expertise en matière de dispositifs de diagnostic in vitro et participe à la validation finale de la plateforme de biodétection.
• GenesInk, fabricant et fournisseur d'encres nanotechnologiques conductrices et semi-conductrices. GenesInk développe actuellement des encres nanotechnologiques conductrices à base d'argent et de nanocristaux dans le cadre du projet GREENSENSE.
• IMST, leader dans la R&D de nouveaux produits destinés aux communications mobiles, participe au développement d'un système NFC imprimé et à sa connexion avec un smartphone.
• Entreprise PROACTIVE, axée sur le savoir, proposant notamment des services dans les domaines de la gestion de l'innovation et des technologies clés génériques.
• Prelonic Technologies développe depuis 2007 des composants électroniques imprimés, notamment des batteries, des écrans et des circuits logiques. Prelonic va désormais se consacrer au développement de systèmes de stockage d'énergie imprimés : des batteries primaires Zn/MnO₂ et des supercondensateurs.
• L'EMPA, institut de recherche en science des matériaux, se penche sur l'évaluation de la durabilité dans le cadre du projet GREENSENSE.
• RISE Bioeconomy (INNVENTIA AB), une division de l'Institut de recherche suédois RISE, participe à la production et à la fonctionnalisation de nanofibres de cellulose (CNF) et de films à base de CNF à l'échelle pilote.
• Coatema, expert en ingénierie pour les installations de revêtement, de laminage et d'impression haut de gamme. Coatema participe au développement de substrats à base de NC à l'aide de lignes pilotes R2R.

[1] V. Beni et al., ECS Journal of Solid State Science and Technology, 4 (10), p. S3001-S3005 ; 2015

L'électronique extensible s'impose comme une nouvelle technologie prometteuse pour les appareils portables de nouvelle génération, selon une étude publiée dans la revue *Science and Technology of Advanced Materials*.

Cette technologie offre de nombreuses applications potentielles dans les domaines de la santé, de l'énergie et du secteur militaire. Cependant, la recherche de matériaux et de procédés de fabrication adaptés pose plusieurs défis. Selon Wei Wu, auteur de cette étude et spécialiste des matériaux à l'université de Wuhan (Chine), le principal défi lié à la fabrication de composants électroniques extensibles réside dans le fait que chaque composant doit pouvoir résister à la compression, à la torsion et à l'application sur des surfaces irrégulières tout en conservant ses performances.

https://www.printedelectronicsworld.com/articles/16846/the-future-of-stretchable-electronics

Source et image du haut : NIMS