Fabrication et optimisation d'une bioelectrodes abiotique pour une biopiles à glucose implantable

par Myriam Ghodhbane

Projet de thèse en 2MGE : Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie

Sous la direction de Naceur Belgacem et de Didier Chaussy.

Thèses en préparation à Grenoble Alpes , dans le cadre de I-MEP2 - Ingénierie - Matériaux, Mécanique, Environnement, Energétique, Procédés, Production , en partenariat avec Laboratoire de Génie des Procédés Papetiers (laboratoire) depuis le 01-03-2017 .


  • Résumé

    Le but de cette thèse est de réaliser une source d'énergie autonome et implantable au sein d'un organisme vivant. Ce dispositif, dont le fonctionnement repose sur des catalyseurs capables de transformer l'énergie chimique contenue dans les molécules de glucose et de dioxygène en énergie électrique, devrait permettre d'alimenter sur de longue période des dispositifs médicaux implantés sans appoint extérieur d'énergie. Contrairement aux systèmes actuels reposant sur des catalyseurs de type enzymatiques, nous développerons au cours de ce travail une biopile à base de catalyseurs abiotiques composés de graphene modifié chimiquement. L'avantage des catalyseurs abiotiques est qu'ils présentent une plus grande stabilité et un meilleur rendement catalytique que les systèmes enzymatiques. Enfin, la biocompatibilité du graphène est un avantage majeur pour ces applications. Le doctorant aura la tâche de d'optimiser la fabrication et les performances des bioelectrodes en vue de fabriquer une biopile abiotique implantables. Les bioelectrodes seront fabriquées par dépôt sur feuille de carbone d'une couche mince du matériau catalytique (ensemble graphène-catalyseur) à partir d'une encre dont la formulation sera une tâche importante dans ce travail de thèse. Différentes techniques de dépôt seront utilisées : spray, flexographie, retro gravure. L'optimisation du rendement des bioelectrode sera avec différentes techniques électrochimiques tel que la chronoamperometrie, la potentiommetrie, la voltmètrie cyclique. Ce travail sera réalisé au laboratoire LGP2 en collaboration avec le laboratoire TIMC-IMAG, et il entre dans le cadre d'un projet ANR visant le développement des biopiles abiotiques implantables.

  • Titre traduit

    Fabrication and optimization of an abiotic bioelectrode for an implantable glucose biopile


  • Résumé

    The biofuel cell's function will relies on the catalysis of the chemical energy contained in the molecules of the glucose and dioxygen into electrical one. By this operation, it will be possible to supply implanted medical devices without any external energy supplement for a long period. During this work, we will develop a biofuel cell based on abiotic catalysis using chemically modified graphene, unlike the current systems based on enzymatic catalysis, the abiotic catalysis proves more stability and catalytic efficiency. Furthermore, the biocompatibility of graphene is a major advantage for these applications. The doctoral student will be responsible of optimizing the fabrication and the performance of bioelectrode in order to fabricate an implantable abiotic biopile. To synthesize these bioelectrode, a thin layer of the catalytic material (graphen-catalyst assembly) will be deposited, from an ink. The formulation of the used ink would be an important task in this thesis. Different depositing techniques will be used such as spray, flexography and retro etching. The optimization of the bioelectrode efficiency will be done with different electrochemical techniques like chronoamperometry, potentiometry and cyclic voltmetry. This work will be carried out in the LGP2 laboratory in collaboration with the TIMC-IMAG laboratory and it is a part of an ANR project aimed to develop of an implantable abiotic biopiles.