Introduction
Les ulcères du pied diabétique (UPD) représentent l’une des complications les plus problématiques du diabète, entraînant souvent des infections chroniques, une cicatrisation altérée et, dans les cas les plus graves, des amputations du membre inférieur. Les pansements traditionnels assurent une protection passive, mais ne permettent ni de surveiller l’état de la plaie ni de délivrer des traitements ciblés. Le projet Interreg DIAMOND vise à répondre à ces limites en développant une nouvelle génération de pansements intelligents intégrant des éléments de biosurveillance et des systèmes de libération thérapeutique réactive.
Dans ce cadre, Centexbel s’est concentré sur la conception et la fabrication de capteurs intégrés au textile capables de surveiller des paramètres critiques de la plaie, tels que le pH et la température. Ces capteurs imprimés sont composés de trois éléments : une couche diélectrique protégeant le capteur de son environnement, une électrode de référence à base d’argent, et des pistes conductrices à base de carbone servant de support pour les composants sensibles et assurant la transmission du signal. Ensemble, cette configuration constitue des éléments essentiels d’un pansement intelligent capable de détecter les signes précoces d’infection et de déclencher une libération thérapeutique localisée. Le travail inclut le développement d’encres conductrices, la fabrication de structures de capteurs multicouches, ainsi que leur transfert sur substrats textiles. Ce document présente un aperçu du processus de développement des capteurs, des principales avancées techniques et des efforts en cours pour améliorer leurs performances et leur intégration dans le système complet de pansement intelligent.
Conception des écrans d’impression
Afin d’améliorer la manufacturabilité des capteurs et d’éliminer les problèmes d’encrassement des écrans rencontrés lors des essais précédents, de nouveaux modèles d’écrans ont été développés (Figure 1). Les nouveaux designs présentent des géométries de capteurs plus larges avec des lignes imprimées plus épaisses, permettant un traitement plus aisé et produisant des impressions uniformes et sans défaut, contrairement aux anciens écrans.
Couche diélectrique
Une formulation à base de polyuréthane (PU) a été développée pour obtenir une couche diélectrique uniforme adaptée à l’impression en sérigraphie sur papier siliconé. Le système utilise un liant PU comme principal composant filmogène, garantissant des propriétés diélectriques stables. Un agent de réticulation est incorporé afin d’améliorer la durabilité et la résistance lors des étapes de traitement suivantes.
Pour optimiser les performances d’impression, un modificateur de rhéologie ajuste la viscosité afin d’assurer un dépôt lisse et homogène. Un agent anti-mousse est ajouté pour empêcher l’emprisonnement d’air et garantir une couche sans défaut. Une petite quantité de colorant est intégrée uniquement pour permettre un contrôle visuel lors de l’impression et du durcissement, facilitant l’alignement des couches successives. (Figure 2)
Encre CNT
Une formulation aqueuse compatible avec l’impression en sérigraphie a été développée, combinant un liant PU pour assurer l’adhésion, la flexibilité et l’intégrité du film, ainsi qu’un chargeur conducteur à base de carbone. Dans ce cas, une dispersion de nanotubes de carbone (CNT) a été choisie en raison de sa conductivité supérieure à celle du graphite (Figure 3). Des additifs fonctionnels — agent tensioactif, épaississant cellulosique, et agent réticulant — ont été utilisés pour optimiser le mouillage, la rhéologie et la durabilité. L’eau permet d’ajuster la viscosité et d’assurer une dispersion homogène. La formulation obtenue permet une impression stable produisant des couches flexibles, durables et conductrices après séchage et réticulation. (Figure 4)
Électrode en argent
Une encre à base d’eau (Figure 5) a été utilisée pour créer l’électrode de référence en argent, contenant un liant PU, un agent réticulant et divers additifs, avec des paillettes d’argent comme matériau conducteur. À ce stade du développement, seule l’argent métallique a été utilisée ; l’ajout de chlorure d’argent (AgCl) est prévu dans les futures formulations après optimisation. L’encre argent a été imprimée sur les couches diélectrique et CNT puis séchée pour assurer le durcissement (Figure 6).
Transfert de l’impression sur textile
L’impression a été transférée sur un tissu polyester au moyen d’une pâte de transfert spécialement formulée, composée d’un liant PU à base d’eau, d’un agent réticulant et d’une faible quantité d’épaississant pour atteindre la viscosité souhaitée. Une couche de cette pâte a d’abord été appliquée sur le papier support portant le capteur imprimé, puis séchée (Figure 6). Le tissu a ensuite été positionné sur la couche de transfert et pressé à chaud. Après pressage, le papier support a été délicatement retiré, laissant le motif imprimé proprement transféré et bien ancré à la surface textile (Figure 7).
Les échantillons de capteurs ont été découpés et envoyés à l’UMons pour tests. Les résultats ont montré que le capteur à base d’argent fonctionnait correctement. Cependant, la conductivité des capteurs CNT reste faible (résistance d’environ 20 kΩ), ce qui est insuffisant pour des mesures électrochimiques.
Travaux en cours
Les travaux de formulation se poursuivent afin d’améliorer la conductivité des capteurs à base de CNT. Une piste consiste à augmenter la quantité de dispersion CNT dans la formulation. Une autre approche envisagée est d’incorporer une proportion plus élevée de graphite, les dispersions de graphite étant généralement disponibles avec une teneur en solides plus élevée que celles des CNT. D’autres types de textiles pourront également être testés en remplacement du polyester.
Cette recherche a été financée par le programme Interreg France–Wallonie–Vlaanderen et cofinancée avec le soutien de VLAIO et de la province de Flandre-Orientale.
Écrit par Elbeshary Mohammed, Willem Uyttendaele and Myriam Vanneste