L’électronique comestible : Quand mangerons-nous la technologie ?

L’électronique comestible, c’est-à-dire les dispositifs qui peuvent être décomposés et digérés, pourrait remplir de nombreuses fonctions utiles à l’intérieur du corps.

Les Américains discutent sans cesse de ce qu’ils doivent manger. Faible en gras, riche en protéines, végétalien, cétogène – mais qu’en est-il de l’électronique ? Depuis le début du 21e siècle, un groupe dévoué de scientifiques, d’ingénieurs et de technologues tente de créer de l’électronique comestible, pas nécessairement pour l’alimentation humaine, mais plutôt à des fins médicales.

Des dispositifs électroniques composés de matériaux digestibles qui se décomposent progressivement dans l’organisme en quelques jours pourraient délivrer avec précision des médicaments dans le corps et mesurer leur absorption. Ils pourraient surveiller les symptômes des troubles gastro-intestinaux et le microbiome intestinal. Ils pourraient permettre aux médecins d’observer à distance la santé interne des patients sans se rendre à l’hôpital, ce qui renforcerait la révolution de la télésanté et permettrait à un plus grand nombre de personnes d’accéder aux soins de santé.

Mais si l’électronique comestible séduit nos appétits technologiques (même si ce n’est pas nécessairement le cas de nos papilles gustatives), elle n’a pas progressé aussi rapidement que certains le souhaiteraient.

“En raison des nombreux défis, les progrès dans ce domaine attrayant semblent relativement lents”, écrit une équipe de chercheurs dans un rapport publié à l’automne 2020 dans la revue Advanced Materials Technologies.

Parmi ces défis, les matériaux avec lesquels les scientifiques doivent travailler sont les plus importants. Divers éléments que l’on trouve dans l’électronique conventionnelle – comme le manganèse, le magnésium, le silicium et le cuivre – peuvent en fait être consommés en très petites quantités, mais ces limites de sécurité ne laissent pas suffisamment de marge de manœuvre aux scientifiques pour fabriquer des appareils électroniques comestibles avec ces matériaux. Les chercheurs doivent donc faire preuve d’inventivité.

Pour l’instant, ils étudient des polymères biodégradables comme la fibroïne de soie, les protéines de pois et l’extrait de pomme, ainsi que le sucre caramélisé comme substrats pour contenir des matériaux électroniques. L’or et l’argent, qui sont inertes et déjà autorisés comme additifs alimentaires, peuvent être utilisés comme conducteurs. Les conducteurs sont des composants essentiels des appareils électroniques qui apparaissent notamment dans les interconnexions et les électrodes. Le Gatorade et le Vegemite, la pâte à tartiner préférée des Australiens, pourraient également être utilisés ici, car ils sont remplis d’électrolytes chargés.

Trouver des matériaux pour fabriquer des semi-conducteurs comestibles est un peu plus difficile. “Les semi-conducteurs sont essentiels aux fonctionnalités électroniques, car ils déterminent le fonctionnement des dispositifs actifs, tels que le transport de charges, l’émission de lumière et la conversion de photons en charges”, expliquent les chercheurs.

L’ADN, ainsi que certaines protéines, des pigments et des colorants sont étudiés pour être utilisés comme semi-conducteurs. Le silicium est également envisagé, mais il devrait être intégré en quantités minuscules.

En dehors de l’électronique comestible elle-même, nous devrons trouver des moyens de l’alimenter. Croyez-le ou non, des batteries au lithium microscopiques pourraient être une option, mais les chercheurs devront trouver des produits chimiques non toxiques à utiliser pour leurs électrodes.

Avec des collègues de son laboratoire, Christopher J. Bettinger, professeur de génie biomédical à l’université Carnegie Mellon, a déjà construit un prototype de batterie potentiellement adapté à l’électronique comestible. Elle comportait “une cathode faite de mélanine – le pigment qui colore les cheveux et la peau – et une anode faite d’oxyde de manganèse, une forme de minéral qui joue un rôle dans la fonction nerveuse”, a décrit Neil Savage pour IEEE Spectrum.

Selon les chercheurs, il serait plus prometteur de créer des appareils électroniques comestibles qui récoltent l’énergie chimique des aliments dans l’estomac ou l’énergie cinétique produite par les mouvements mêmes du système gastro-intestinal. Des ingénieurs ont fabriqué des prototypes de nanogénérateurs dotés de ces capacités, mais ils ne produisent pas assez d’énergie ou ne peuvent pas fonctionner à l’intérieur du corps.

Un dernier obstacle est la communication. L’électronique comestible devra se synchroniser avec des dispositifs externes pour relayer les informations. Les capteurs et implants ingérés sont déjà capables de le faire en utilisant des systèmes de radiofréquence (RF), mais il n’existe pas encore de systèmes RF entièrement comestibles.

Le chemin est encore long avant que l’électronique comestible ne réalise son potentiel, mais de nombreuses recherches sont en cours, et les penseurs impliqués sont enthousiastes, comme ils l’ont exprimé dans l’article de synthèse 2020. “Ce domaine a le potentiel d’avoir un impact perturbateur sur des domaines fondamentaux de la vie et d’améliorer la santé et la richesse individuelles et sociales.”

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Source : Big Think – Traduit par Anguille sous roche