Description

Le système de santé idéal permettrait une surveillance continue de la santé et une intervention précoce, détectant les altérations physiologiques avant l’apparition de maladies manifestes. En revanche, l’approche médicale actuelle repose sur le fait que les patients ne consultent qu’après l’apparition de symptômes perceptibles, conduisant à un traitement réactif et à une surveillance passive par les spécialistes. Il existe donc un besoin urgent de solutions d’auto-surveillance permettant aux individus de détecter tôt les problèmes de santé et de les gérer efficacement, sans dépendre d’équipements coûteux ou de personnel qualifié.
Cette demande a stimulé des recherches approfondies sur les matériaux avancés et les conceptions innovantes de capteurs chimiques, capables de détecter avec précision les signaux physiologiques et les biomarqueurs de maladies tout en restant biocompatibles. Parmi les technologies émergentes, les capteurs portables sous forme de patchs ont montré un potentiel particulier pour l’analyse efficace de la sueur, offrant un prélèvement simple, une collecte fiable et une détection précise des biomarqueurs. L’analyse de la sueur attire l’attention grâce à sa grande accessibilité, sa non-invasivité et sa simplicité d’utilisation, comparativement aux analyses traditionnelles de sang et d’urine [1,2].

La sueur contient une grande variété de biomarqueurs, incluant des électrolytes (ex. : sodium, potassium, chlorure, ammonium, calcium), des métabolites (ex. : glucose, lactate, alcool), des éléments traces (ex. : fer, zinc, cuivre), des petites molécules (ex. : cortisol, urée, tyrosine), des neuropeptides et des cytokines [3–5]. Compte tenu de cette richesse en informations physiologiques, les capteurs portables de sueur présentent un fort potentiel pour le suivi de la condition physique, le monitoring sportif de haute performance, ainsi que pour des applications médicales, telles que le diagnostic de maladies et la surveillance continue des patients [6,7].
L’objectif de cette thèse est de développer un nouveau patch flexible conductométrique de détection de la sueur, basé sur des microélectrodes interdigitées en graphène, réalisées par laser CO₂ sur le polymère biocompatible PEEK (polyéther-éther-cétone), pour la surveillance continue des concentrations ioniques dans la sueur, plus précisément : pH, Na⁺, Ca²⁺ et NH₄⁺.

Compétences requises

Le candidat devra être titulaire d’un Master (ou diplôme équivalent) en micro- et nanotechnologies, microélectronique, physique appliquée, chimie des matériaux, bioélectronique, ou dans un domaine connexe. Le profil recherché est celui d’un étudiant motivé par la recherche expérimentale et le développement de dispositifs innovants. Des connaissances en capteurs (électrochimiques ou physiques), en matériaux fonctionnels, en micro/nanofabrication, ou en microfluidique seront fortement appréciées. Une expérience en techniques de caractérisation physico-chimique ou électrochimique constituera également un atout. Le candidat devra faire preuve de rigueur scientifique, d’autonomie, de capacité d’analyse et d’un esprit d’initiative. Une aptitude à travailler dans un environnement interdisciplinaire et collaboratif est essentielle. Une bonne maîtrise de l’anglais scientifique, à l’écrit comme à l’oral, est requise pour la rédaction d’articles et la communication des résultats dans des conférences internationales.

Bibliographie

[1] Z. Wang, J. Shin, J.H. Park, H. Lee, D.H. Kim, H. Liu, “Engineering materials for electrochemical sweat sensing”, Adv. Funct. Mater. 31(2021)2008130
[2] L.B. Baker, A.S. Wolfe, “Physiological mechanisms determining eccrine sweat composition”, Eur. J. Appl. Physiol. 120(2020)719-752
[3] J. Kim, A. S. Campbell, B. E. de Avila, and J. Wang, Wearable biosensors for healthcare monitoring”, Nat. Biotechnol. 37(2019)389-406
[4] M. Bariya, H. Y. Y. Nyein, and A. Javey, “Wearable sweat sensors”, Nat. Electron. 1(2018) 160-171
[5] Z. Sonner, Z. et al., “The microfluidics of the eccrine sweat gland, including biomarker partitioning, transport, and biosensing implications”, Biomicrofluidics 9(2015)031301
[6] J. Xu, Y. S. Fang, and J. Chen, “Wearable biosensors for non-invasive sweat diagnostics”, Biosensors-Basel 11(2021)21
[7] C. Legner, U. Kalwa, V. Patel, A. Chesmore, and S. Pandey, “Sweat sensing in the smart wearables era: towards integrative, multifunctional and body compliant perspiration analysis”, Sens. Actuators A: Phys. 296(2019)200-221

Mots clés

Capteurs électrochimiques portables, Patchs flexibles, Graphène induit par laser (LIG), Polymères biocompatibles (PEEK), Analyse non invasive de la sueur, Microfabrication et microadressage