Un "boost" pour les biopiles

Publié par Redbran le 16/10/2018 à 12:00
Source: CNRS-INC
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©Alexander Kuhn
Une biopile fournira-t-elle un jour assez d'énergie pour alimenter un pacemaker ? Cette prouesse pourrait devenir possible grâce à des chercheurs français de l'Institut des Sciences Moléculaires (CNRS / Université de Bordeaux (Cette page est consacrée au PRES Université de Bordeaux. Pour les pages sur les...) / Bordeaux INP Aquitaine) et du Centre de Recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) Paul Pascal (Paul Victor Henri Pascal (né à Saint-Pol-sur-Ternoise le 4 juillet 1880, mort...) (CNRS / Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la...) de Bordeaux) et à une équipe allemande (Université de Stuttgart / Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est...) Max Planck) qui ont réussi à augmenter le voltage d'une biopile en y insérant un système microélectronique. Cette première démonstration (En mathématiques, une démonstration permet d'établir une proposition à partir...) de "chelectronics", alliant chimie et électronique, est publiée dans Nature Communications.

Une biopile fonctionne sur le même principe qu'une pile classique: elle récupère l'énergie libérée par des réactions chimiques. Sa spécificité est de faire réagir, grâce à des enzymes, par exemple l'oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) et le sucre présents dans le liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) physiologique du corps. Cette réaction génère des électrons, utilisés par la pile pour produire du courant. Présentant l'avantage d'être "propre", la biopile a cependant un défaut: sa tension reste faible et il est impossible de combiner plusieurs biopiles en série pour additionner leurs tensions car immerger des biopiles dans un même fluide provoquerait un court-circuit.

Pour contourner cette contrainte, des chercheurs de l'Université de Bordeaux, du CNRS, de Bordeaux INP, de l'Université de Stuttgart et de l'Institut Max Planck (Max Planck (né Max Karl Ernst Ludwig Planck le 23 avril 1858 à Kiel, Allemagne...) ont intégré à la biopile un système microélectronique qui leur a permis de stocker temporairement les électrons libérés lors de l'oxydation du glucose et d'utiliser leur énergie pour augmenter la tension de la biopile. Ils ont alors pu alimenter une deuxième réaction chimique (Une réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle les...) beaucoup plus énergivore que la première: l'électrolyse (Dans l'industrie chimique, l'électrolyse est une méthode de séparation d'éléments ou de...) de l'eau, produisant ainsi du dihydrogène (Le dihydrogène est la forme moléculaire de l'élément hydrogène, qui existe...). Autrement dit, en produisant une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui...) à haute valeur ajoutée (le dihydrogène) à partir d'une biomolécule à faible énergie (le glucose), les chercheurs ont engendré une réaction a priori interdite d'un point de vue thermodynamique (On peut définir la thermodynamique de deux façons simples : la science de la chaleur...).

Grâce à ce nouveau concept, les chercheurs envisagent des applications pour ces réactions à l'intérieur du corps humain. La biopile "boostée" pourrait fournir une énergie suffisante pour alimenter des implants médicaux ou synthétiser localement des principes actifs, anti-cancéreux ou anti-inflammatoires, dont l'action serait mieux ciblée, limitant les effets secondaires et diminuant les doses nécessaires.

Référence publication:
Emmanuel Suraniti, Pascal Merzeau, Jérôme Roche, Sébastien Gounel, Andrew G. Mark, Peer Fischer, Nicolas Mano & Alexander Kuhn
Uphill production of dihydrogen by enzymatic oxidation of glucose without an external energy source
Nature Communications – Août 2018
DOI: 10.1038/s41467-018-05704-5

Contacts chercheurs:
Alexander Kuhn, ISM UMR5255, Groupe Nanosystèmes Analytiques, Université de Bordeaux, Site ENSCBP, Bordeaux INP
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