L'avenir de la vision : les scientifiques développent une cornée flexible

Par Université technologique de Nanyang28 août 2023

Le professeur agrégé Lee Seok Woo, de l'École de génie électrique et électronique (EEE) de NTU, brandit une batterie flexible aussi fine qu'une cornée humaine. Crédit : NTU Singapour

Des chercheurs de l'Université technologique de Nanyang à Singapour (NTU Singapour) ont créé une batterie flexible aussi fine qu'une cornée humaine. Ce dispositif innovant de stockage d’énergie se charge lorsqu’il est immergé dans une solution saline et pourrait potentiellement alimenter des lentilles de contact intelligentes à l’avenir.

Les lentilles de contact intelligentes sont des lentilles de contact de haute technologie capables d'afficher des informations visibles sur nos cornées et pouvant être utilisées pour accéder à la réalité augmentée. Les utilisations actuelles incluent l'aide à la correction de la vision, la surveillance de la santé des porteurs, ainsi que le signalement et le traitement des maladies des personnes souffrant de maladies chroniques telles que le diabète et le glaucome. À l’avenir, des lentilles de contact intelligentes pourraient être développées pour enregistrer et transmettre tout ce qu’un porteur voit et entend vers un stockage de données basé sur le cloud.

Cependant, pour atteindre ce potentiel futur, une batterie sûre et adaptée doit être développée pour les alimenter. Les batteries rechargeables existantes reposent sur des fils ou des bobines d'induction contenant du métal et ne conviennent pas à une utilisation par l'œil humain, car elles sont inconfortables et présentent des risques pour l'utilisateur.

La batterie développée par NTU est composée de matériaux biocompatibles et ne contient pas de fils ni de métaux lourds toxiques, tels que ceux des batteries lithium-ion ou des systèmes de chargement sans fil. Elle est recouverte d'un revêtement à base de glucose qui réagit avec les ions sodium et chlorure présents dans la solution saline qui l'entoure, tandis que l'eau contenue dans la batterie sert de « fil » ou de « circuit » pour la production d'électricité.

La batterie pourrait également être alimentée par des larmes humaines, car elles contiennent des ions sodium et potassium, à une concentration plus faible. En testant la batterie actuelle avec une solution lacrymale simulée, les chercheurs ont montré que la durée de vie de la batterie serait prolongée d'une heure supplémentaire pour chaque cycle de port de douze heures utilisée. La batterie peut également être chargée de manière conventionnelle par une alimentation externe.

Professeur associé Lee et co-premier auteur de l'étude, Mlle Li Zongkang, titulaire d'un doctorat. étudiant de l'EEE de NTU, présentant la batterie. Crédit : NTU Singapour

Le professeur agrégé Lee Seok Woo, de l'École de génie électrique et électronique (EEE) de NTU, qui a dirigé l'étude, a déclaré : « Cette recherche a commencé avec une question simple : les batteries de lentilles de contact pourraient-elles être rechargées avec nos larmes ? Il existe des exemples similaires de batteries auto-rechargeables, telles que celles destinées aux technologies portables alimentées par la transpiration humaine.

« Cependant, les techniques précédentes pour les batteries d'objectifs n'étaient pas parfaites, car un côté de l'électrode de la batterie était chargé et l'autre non. Notre approche permet de charger les deux électrodes d’une batterie grâce à une combinaison unique de réaction enzymatique et de réaction d’auto-réduction. Outre le mécanisme de charge, elle repose uniquement sur le glucose et l’eau pour produire de l’électricité, qui sont tous deux sans danger pour les humains et seraient moins nocifs pour l’environnement une fois mis au rebut, par rapport aux batteries conventionnelles.

Le co-premier auteur, le Dr Yun Jeonghun, chercheur à l'EEE de NTU, a déclaré : « Le système de chargement de batterie le plus courant pour les lentilles de contact intelligentes nécessite des électrodes métalliques dans la lentille, qui sont nocives si elles sont exposées à l'œil nu. Pendant ce temps, un autre mode d'alimentation des objectifs, le chargement par induction, nécessite qu'une bobine soit dans l'objectif pour transmettre l'énergie, un peu comme un chargeur sans fil pour un smartphone. Notre batterie à base de larmes élimine les deux problèmes potentiels que posent ces deux méthodes, tout en libérant de l'espace pour de nouvelles innovations dans le développement de lentilles de contact intelligentes.

Highlighting the significance of the work done by the research team, NTU School of Mechanical & Aerospace Engineering Associate Professor Murukeshan Vadakke Matham, who specializes in biomedical and nanoscaleThe nanoscale refers to a length scale that is extremely small, typically on the order of nanometers (nm), which is one billionth of a meter. At this scale, materials and systems exhibit unique properties and behaviors that are different from those observed at larger length scales. The prefix "nano-" is derived from the Greek word "nanos," which means "dwarf" or "very small." Nanoscale phenomena are relevant to many fields, including materials science, chemistry, biology, and physics." data-gt-translate-attributes="[{"attribute":"data-cmtooltip", "format":"html"}]"nanoscale optics and was not involved in the study, said: “As this battery is based on glucose oxidase, which occurs naturally in humans and powered by chloride and sodium ions, such as those in our tears, they should be compatible and suitable for human usage. Besides that, the smart contact lenses industry has been looking for a thin, biocompatible battery that does not contain heavy metals, and this invention could help further their development to meet some unmet needs of the industry.”/p>