Les tatouages et décalcomanies transférables font partie de mon enfance. Tous ceux de mon âge se souviennent encore du nombre de « Transferelli » que l'on pouvait mettre sur papier pour inventer des scénarios et des aventures. Plus tard, le mot de passe était « R41 », les transferts étaient utilisés pour étiqueter les choses. Aujourd'hui, la technique revit au rythme de la technologie. L'ère de l'électronique comestible approche grâce aux développements d'un projet IIT dirigé par Giorgio Bonacchini.
Ces composants sont désormais utilisés pour créer des tatouages intelligents destinés à diverses applications. L’une d’elles, tout à fait émergente et très intéressante, est l’électronique comestible. Les « transferts » consistent désormais en un mince film de polymère d’éthylcellulose fixé à une feuille de papier par une couche d’amidon ou de dextrine hydrosoluble.
Placer « Transferelli » (désolé, je ne peux pas les appeler autrement) dans l'eau dissout la couche de dextrine, permettant à la feuille d'être « transférée » sur la peau humaine ou d'autres objets. Les images et le texte peuvent y être imprimés simplement à l’aide d’une imprimante à jet d’encre ordinaire.
Electronique comestible
C'est cette combinaison qui a éveillé l'imagination dans une étude menée auInstitut italien de technologie à Gênes (IIT), avec Georges Bonacchini comme premier auteur. L'équipe est dirigée par le Dr Mario Caironi, titulaire d'une prestigieuse subvention (ERC Consolidator) destinée à développer davantage le domaine de l'électronique alimentaire.
L'équipe a récemment utilisé cette technologie pour imprimer des produits électroniques comestibles sur du papier transfert. Il a ensuite testé les circuits électroniques et les a transférés à des articles comestibles tels que des pilules pharmaceutiques et des fruits.
Les appareils électroniques qui fonctionnent à l’intérieur du tube digestif ne sont pas du tout nouveaux. Depuis de nombreuses années, les professionnels de la santé étudient les pilules dites intelligentes contenant des dispositifs (par exemple micro-seringues ingérables, qui distribuent le médicament plus précisément). Jusqu'à présent, des appareils fabriqués exclusivement avec des composants à base de silicium, qui sont chers et inflexibles.
L'équipe italienne a utilisé l'impression jet d'encre pour créer des circuits électroniques sur papier transfert.
La première question est simple: est-il biocompatible?
Nous devons l'ingérer, il est important de le savoir. Caironi et ses collègues soulignent que le film d'éthylcellulose a longtemps été utilisé comme enrobage comestible, y compris sur les pilules pharmaceutiques.
Mais les circuits ont aussi d'autres composants. Par exemple, les transistors contiennent des matériaux métalliques. Un seul transistor ne nécessite que 4 microgrammes d'argent, donc des circuits simples devraient contenir bien en dessous de la limite quotidienne d'argent des gens. Imprimé en microparticules il devrait être biocompatible selon les recherches déjà effectuées. Parmi les quatre autres polymères semi-conducteurs utilisés par l'équipe, deux sont biocompatibles, le P3HT et le polystyrène, et deux non encore testés, le 29-DPP-TVT et le P(NDI2OD-T2).
Bien qu'ils soient utilisés en quantités de picogrammes, ils soulèvent encore des questions évidentes sur leur sécurité. Caironi, Bonacchini et ses collègues le savent bien et se chargent d'évaluer comment les polymères interagissent avec le corps humain. Les résultats ont été positifs jusqu'à présent, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires.
L'équipe utilise ces matériaux pour imprimer une variété de transistors organiques et d'onduleurs logiques sur du papier transfert, puis teste leurs propriétés.
Nouveaux défis pour l’électronique comestible
Il y a d'autres contrôles à faire, en plus de ceux de biocompatibilité. Par exemple, le processus de transfert expose les circuits à l’air, à la lumière et à l’eau, ce qui peut compromettre partiellement les circuits. L’équipe a pu atténuer cet effet en mélangeant des polymères et des semi-conducteurs. La stabilité est encore variable, mais les premiers pas vers l’électronique comestible sont plus qu’encourageants.
"Ce résultat ouvre la voie à la création de circuits complémentaires robustes", affirment les chercheurs. "Ce système fournit une plate-forme simple et polyvalente pour l'intégration de circuits biologiques entièrement imprimés sur les aliments et les médicaments."
Les applications possibles sont nombreuses
Pour moi, c'est un travail passionnant. Ces circuits pourraient surveiller instantanément le degré de maturité d’un fruit, ou le caractère comestible et périssable des aliments et des produits. Ce serait un coup mortel pour déchets alimentaires. L’électronique comestible pourrait également permettre d’administrer des médicaments de manière plus ciblée ou d’effectuer des analyses de différents types directement dans le système digestif.
Bien sûr, il reste encore beaucoup de travail à faire, notamment sur les batteries comestibles qui devraient alimenter ce type de circuits. Ils pourraient probablement être alimentés par des systèmes d’énergie piézoélectrique qui génèrent de l’énergie à partir des mouvements du corps, ou même du son. Quoi qu’il en soit, comme nous l’avons mentionné, il s’agit d’un grand pas en avant pour l’avenir de l’électronique comestible et imprimée, ainsi que pour la traçabilité des produits et la transparence de la chaîne d’approvisionnement.
