Conception de films hydrogel électroactifs PVA/PEDOT:PSS pour applications biomédicales et tatouages électroniques

Situé sur le site de Neuville-sur-Oise, le Laboratoire de Physicochimie des Polymères et des Interfaces (LPPI) regroupe une vingtaine d’enseignants-chercheurs de diverses spécialités scientifiques (polyméristes, électrochimistes, chimistes inorganiciens, physiciens des surfaces et interfaces,…), 5 membres permanents administratifs et techniques et une trentaine de membres non-permanents (post-doctorants, doctorants, …).
Fort de cette pluridisciplinarité, le LPPI développe des thématiques de recherche concernant les matériaux polymères à architecture contrôlée, les matériaux polymères conducteurs ioniques et les matériaux (macro)moléculaires semi-conducteurs et conducteurs électroniques et leur modélisation.

Ces compétences lui permettent de proposer des solutions innovantes, voire des ruptures technologiques, sur des problématiques transversales et fédératrices nécessitant des matériaux structurels, fonctionnels ou stimulables. Aujourd’hui cette démarche est principalement appliquée aux problématiques de stockage et conversion de l’énergie, à la préservation et la restauration du patrimoine matériel et, plus récemment, aux matériaux pour la santé.

Parallèlement, le LPPI est un des membres fondateurs de la Structure Fédérative « Institut des Matériaux » (I-Mat) avec trois autres laboratoires de l’université (ERRMECe - Biologie, L2MGC - Génie Civil et GEC - Géo-science).

Résumé du projet : Les dispositifs de bioélectronique souple représentent aujourd’hui un enjeu majeur pour le suivi de paramètres physiologiques (ECG, hydratation …), la stimulation locale de tissus ou encore les pansements intelligents. Les électrodes utilisées actuellement, qu’elles soient sèches ou à base de gels ioniques, présentent des limites en termes de confort, de stabilité sous sueur ou mouvement, et de durée d’utilisation. Dans ce contexte, les hydrogels conducteurs à base de PEDOT:PSS suscitent un intérêt croissant en raison de leur biocompatibilité, de leur conductivité et de leur flexibilité. Toutefois, la majorité des travaux décrits dans la littérature concernent des gels massifs, peu adaptés à la réalisation de films minces conformes à la peau, indispensables pour des patchs cutanés confortables et discrets. De plus, le potentiel d’actionnement électroactif de ces matériaux, c’est-à-dire leur capacité à se déformer ou gonfler sous stimulation électrique, reste encore peu exploré dans un contexte biomédical. L’objectif de ce stage est donc de développer des films minces d’hydrogel PVA/PEDOT:PSS, optimisés pour offrir à la fois une bonne conductivité électrique, une souplesse et une adhésion durable, ainsi qu’une fonctionnalité électroactive, afin d’aboutir à des démonstrateurs de patchs cutanés intelligents pouvant être utilisés pour le monitoring, la stimulation ou d’autres applications biomédicales innovantes.

Missions : Le/la stagiaire participera à la formulation et mise en forme de films minces d’hydrogel PVA/PEDOT:PSS, puis à leur caractérisation physico-chimique, mécanique et électrique. Il/elle étudiera également leur stabilité et leur capacité électroactive dans des conditions biomédicalement pertinentes. Selon l’avancement du projet, une partie des travaux pourra inclure des tests exploratoires sur leur utilisation comme tatouages cutanés intelligents ou comme supports de stimulation cellulaire.

Référence :

• Wang, J. et al. (2024) ‘Recent advances of conductive hydrogels for flexible electronics’, Electronic Materials, 5(3), pp. 101–131. doi:10.3390/electronicmat5030008.
• Kang, T.W. et al. (2024) ‘Recent progress in the development of flexible wearable electrodes for electrocardiogram monitoring during exercise’, Advanced NanoBiomed Research, 4(8). doi:10.1002/anbr.202300169.
• Zhou, X. et al. (2023) ‘Soft, conductive, and anti‐freezing conducting polymer organohydrogels’, Advanced Sensor Research, 2(12). doi:10.1002/adsr.202300072.

Master 2 ou dernière année d’école d’ingénieur en chimie des polymères, matériaux, bioingénierie ou biomédical, avec un intérêt pour la recherche expérimentale. Compétences souhaitées : formulation de matériaux polymères, électrochimie, caractérisation matériaux. Motivation pour travailler à l’interface science des matériaux – biomédical.