Quatre capteurs imprimés pour la surveillance de l'état de plaies cutanées : pH, pression, humidité et acide ascorbique
Four printed sensors for wound monitoring : pH, pressure, humidity, and ascorbic acid
par Thi Ngoc Nga DAU sous la direction de Benoît PIRO
Thèse de doctorat en Chimie physique
ED 388 Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre

Soutenue le vendredi 06 octobre 2023 à Université Paris Cité

Sujets
  • Capteurs (technologie)
  • Humidité -- Mesure
  • Impression numérique
  • Lésions et blessures
  • pH -- Mesure
  • Soins médicaux
Un embargo est demandé par le doctorant jusqu'au 29 décembre 2025
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Mots clés
Plateforme de détection multi-Capteurs, Non invasif, Dispositif imprimé par jet d'encre, Surveillance des plaies
Resumé
Les plaies chroniques touchent des millions de personnes et représentent une charge financière importante pour les patients et le système de santé. Ces dernières années, il y a eu un intérêt croissant pour le développement de capteurs portatifs flexibles pour la surveillance des plaies chroniques, afin de fournir des informations sur l'état de la plaie. En particulier, l'évaluation de la pression appliquée à la plaie peut éviter l'ischémie et améliorer la cicatrisation de la plaie, tandis que la surveillance des changements des niveaux de pH fournit une indication de l'infection. L'équilibre hydrique est essentiel à la cicatrisation des plaies, l'évaluation de l'humidité intra-pansement est donc utile. L'acide ascorbique est utilisé dans le traitement des plaies pour favoriser une guérison plus rapide. De ce fait, la surveillance de la dynamique de l'acide ascorbique peut déterminer l'efficacité de certains traitements médicaux. Dans ce projet, notre objectif est de développer une plate-forme multi-capteurs flexible et peu coûteuse pour la surveillance des plaies chroniques. Quatre types de capteurs (pression, humidité, pH, acide ascorbique) sont étudiés et fabriqués par impression jet d'encre. Le capteur de pression a une structure en sandwich avec deux électrodes d'argent parallèles et une fine couche diélectrique entre les deux, le capteur fonctionne pour des pressions entre ca. 1 Pa et 2 kPa. Son temps de réponse est de 0,25 s. Le capteur est inclus dans un pansement commercial pour des mesures directes sur le corps d'un volontaire. Il est utilisé pour contrôler la fermeté d'un pansement collé sur la surface (de la peau), l'application principale étant la réduction du risque d'ischémie. Le capteur d'humidité a été obtenu en imprimant de l'acétate butyrate de cellulose (CAB) sur des électrodes d'argent. Le capteur d'humidité est inséré dans le pansement et le signal capacitif est enregistré suivi du changement d'humidité. Le capteur a montré une bonne sensibilité et une bonne réversibilité. Un capteur de pH flexible a été fabriqué à l'aide de matériaux biocompatibles tels que l'or, l'argent et la polyaniline. Ce travail a démontré que des capteurs de pH reproductibles peuvent être fabriqués avec une sensibilité élevée. Lors d'une surveillance continue à long terme, la dérive potentielle de 3 mV a prouvé que notre capteur de pH était adapté à l'évaluation des plaies. Un capteur d'acide ascorbique non enzymatique basé sur l'activité catalytique des nanoparticules d'or (NPs Au) a été développé pour surveiller les niveaux de vitamine C dans la sueur. Une évaluation corporelle du capteur a également été effectuée sur des volontaires sains consentants en plaçant le capteur directement sur leur peau. Les capteurs montrent de bonnes performances en test en temps réel, suggérant son potentiel sur des pansements thérapeutiques appliqués sur des plaies chroniques. Notre capteur affiche de bonnes performances individuellement. Le réseau de capteurs flexibles est encore en cours de développement et de caractérisation.