Microsenseurs de flux ultra-sensibles au graphène pour applications biomédicales de précision

Une équipe de chercheurs a développé un capteur de flux fin et ultra-sensible qui pourrait avoir des implications significatives pour la recherche médicale.

Les capteurs de flux, aussi appelés débitmètres, mesurent la vitesse des flux liquides ou gazeux. La vitesse du flux biofluidique est un paramètre physiologique clé, mais les capteurs de flux existants sont soit encombrants, soit manquent de précision et de stabilité. Le nouveau capteur de flux est basé sur le graphène — une monocouche d'atomes de carbone en réseau en nid d'abeille — pour extraire la charge d'un flux aqueux continu. Ce phénomène fournit une stratégie de détection de flux auto-alimentée qui offre des métriques de performance clés des centaines de fois supérieures aux autres approches électriques.

Performance exceptionnelle

Le capteur de flux au graphène peut détecter un débit aussi bas qu'un micromètre par seconde — moins de quatre millimètres par heure — et a le potentiel de distinguer des changements minimes dans le flux sanguin dans les vaisseaux capillaires. La performance du capteur de flux au graphène est restée stable pendant des périodes dépassant six mois.

Le dispositif est auto-alimenté et a le potentiel d'être implanté pour une surveillance biofluidique à long terme. Implanter un moniteur de micro-flux comme celui-ci dans un petit vaisseau sanguin est bien plus simple et sûr que les débitmètres existants, inadaptés aux mesures de faible flux et devant être installés dans un vaisseau plus gros. Scientifiques et médecins pourraient le trouver utile pour la recherche et applications cliniques comme la surveillance de la vitesse du flux sanguin dans les vaisseaux profonds du cerveau pour comprendre le fonctionnement des neurones contrôlant le flux sanguin.

Le graphène : clé du capteur

Le graphène est le matériau clé du développement du capteur. La combinaison unique de propriétés intrinsèques du graphène — ultra-haute sensibilité, ultra-faible bruit électrique, électrification de contact minimale avec solutions aqueuses, stabilité exceptionnelle chimique et mécanique, et immunité au biofouling — travaillent ensemble pour induire la haute performance du capteur de flux.

Les prochaines étapes pour l'équipe incluent l'intégration du capteur de flux dans un dispositif de surveillance de flux auto-suffisant et l'exploration de l'application du dispositif en santé.