Moteur Osmotique – OSMOTEUR

Notre objectif est de démontrer la faisabilité de la transformation de l'énergie chimique de molécules naturellement présentes dans l'organisme en énergie mécanique utilisable pour pallier la défaillance de fonctions physiologiques. Les avancées les plus récentes de l'état de l'art ne permettent à ce jour d'espérer que des puissances de l'ordre de quelques centaines de microwatts. De multiples applications s'ouvriraient à un « moteur » capable de produire au moins quelques milliwatts, voire quelques watts (de l'alimentation permanente de capteurs divers à l'assistance cardio-vasculaire, en passant par des dispositifs implantés d'épuration sanguine ou par la suppléance de muscles myopathiques). - - Nous proposons d'explorer le potentiel de l'énergie osmotique, intermédiaire intéressant entre l'énergie chimique et l'énergie mécanique, et de développer et de tester un OSMOTEUR (MOTEUR OSMOTique). Le principe (breveté) de l'OSMOTEUR consiste à faire varier de manière cyclique l'osmolarité dans deux compartiments séparés par une membrane semi-perméable. La variation d'osmolarité entraîne des mouvements de liquide sous pression, ce qui correspond à un travail mécanique récupérable. Le dispositif est conçu pour être implanté dans le corps humain, dont il est séparé par des membranes semi-perméables, laissant passer les nutriments nécessaires à l'activité de l'OSMOTEUR, et permettant d'évacuer les déchets. Ces membranes protègent également l'organisme des substances contenues dans l'OSMOTEUR, et ce dernier des mécanismes de défense de l'organisme. - - Méthodologie : 1) Le contrôle du pH est une voie prometteuse pour entretenir une variation cyclique d'osmolarité. Or, la dégradation du glucose par la glucose oxydase permet de faire baisser le pH, et la dégradation de l'urée par l'uréase de l'augmenter. Nous étudierons également l'utilisation de levures encapsulées et génétiquement modifiées pour entretenir un faible pH. 2) Ces variations de pH peuvent être utilisées pour générer une pression hydrostatique. Les polymères à base de résine échangeuses d'ions sont par exemple susceptibles de changer de volume selon le pH. L'effet osmotique lié à la production par des levures ou par des enzymes de molécules osmotiquement actives sera également exploré. 3) L'exploitation mécanique de la pression hydrostatique ainsi générée fera appel à des mini-muscles artificiels de McKibben, mais aussi à la modification de forme de fibres souples. 4) Nous intégrerons les méthodes précédentes dans un démonstrateur qui devra pouvoir vider une poche contenant du liquide, ce qui nous permettra de quantifier les performances du dispositif. - - Résultats attendus : 1) Dispositif implantable de variation cyclique du pH. 2) Générateur de pression hydrostatique, contrôlable par la variation du pH. 3) Spécification d'un muscle artificiel osmotique. 4) Démonstrateur d'OSMOTEUR, permettant de quantifier les performances de l'approche proposée. -