Simplifier les soins aux patients :des capteurs de couches auto-alimentés qui surveillent les niveaux de sucre dans l'urine

Dans une étude récente, des scientifiques de l'Université des sciences de Tokyo (TUS) ont développé un nouveau capteur de couche auto-alimenté qui génère l'électricité requise directement à partir de l'urine à l'aide d'une pile à biocarburant. L'appareil proposé peut transmettre sans fil la concentration de glucose mesurée et signaler la présence d'urine, aidant ainsi à prévenir le diabète et à simplifier considérablement les soins aux patients.

Grâce à la science et à la médecine moderne, nous en savons beaucoup plus sur les premiers signes de certaines maladies et sur les biomarqueurs à vérifier. Plus important encore, nous disposons des dispositifs et des techniques nécessaires pour échantillonner et analyser facilement ces biomarqueurs en milieu clinique afin que les médecins, les patients et les soignants puissent agir en conséquence. Dans le domaine en constante évolution des technologies de la santé, les appareils électroniques portables et les biocapteurs sont considérés comme des facteurs de changement potentiels, car ils permettent au personnel médical et aux personnes non médicales de surveiller à distance les variables corporelles pertinentes.

Dans le cas précis du diabète, la surveillance de la glycémie est cruciale. Heureusement, les niveaux de sucre dans l'urine fournissent des informations indirectes sur les niveaux de sucre dans le sang et peuvent être utilisés comme biomarqueur alternatif pour éviter de prélever constamment du sang. Des capteurs peuvent être intégrés directement dans leurs couches, pour mesurer les niveaux de sucre dans l'urine chez les patients âgés ou en soins de longue durée. En transmettant sans fil les données acquises, les capteurs de couches peuvent grandement simplifier les tâches d'entretien et de surveillance de la santé. Cependant, les capteurs et les émetteurs sans fil nécessitent une source d'énergie pour fonctionner et mettre des piles dans les couches peut être une solution discutable d'un point de vue environnemental et pratique.

Des scientifiques de TUS ont trouvé une solution à ce problème. Ils ont développé une approche prometteuse pour réaliser des capteurs de couches auto-alimentés qui peuvent générer de l'énergie directement à partir de l'urine.

Mais comment générer suffisamment d'électricité à partir de l'urine pour alimenter un capteur ? La réponse réside dans l'électrochimie. Les scientifiques ont développé une biopile à base de papier qui, grâce à une paire de réactions de réduction-oxydation, produit une puissance électrique proportionnelle à la quantité de glucose dans l'urine. Des considérations importantes dans la conception de ces biopiles sont la quantité d'urine nécessaire pour générer suffisamment d'énergie et la stabilité et la durabilité globales du dispositif. Dans cet esprit, les scientifiques ont développé une anode spéciale, la borne négative d'une cellule électrochimique, en utilisant un processus connu sous le nom de «polymérisation par greffe» qui leur a permis d'ancrer fermement des enzymes réactives au glucose et des molécules médiatrices à une couche de carbone poreuse, qui a servi comme matériau conducteur de base.

"En plus de surveiller la glycémie dans le contexte du diabète, les capteurs de couches peuvent être utilisés pour vérifier à distance la présence d'urine si vous faites des réserves de sucre comme carburant à l'avance. Dans les hôpitaux ou les sites de soins infirmiers, où potentiellement des centaines de couches doivent être vérifiées périodiquement, l'appareil proposé pourrait soulager considérablement les épaules des soignants », a commenté le Dr Isao Shitanda.

En bref, le capteur conçu par l'équipe du Dr Shitanda peut non seulement prévenir le diabète, mais également rendre la gestion des couches plus efficace et réactive sans compromettre l'environnement. "Nous pensons que le concept développé dans cette étude pourrait devenir un outil très prometteur pour le développement général de biocapteurs portables auto-alimentés", a déclaré le Dr Shitanda. En bref, le capteur que l'équipe a conçu peut non seulement prévenir le diabète, mais aussi rendre la gestion des couches plus efficace et réactive sans compromettre l'environnement. "Nous pensons que le concept développé dans cette étude pourrait devenir un outil très prometteur pour le développement général de biocapteurs portables auto-alimentés", a-t-il déclaré.