LabCom pour le Développement de Dispositifs Médicaux (Capteurs) connectés – MED-SENSE

L’équipe BiOSS, laboratoire ITODYS, UMR 7086, U.Paris Cité et CNRS, collabore depuis 2016 avec l’entreprise ValoTec pour le développement de dispositifs médicaux (DM) : capteurs biochimiques pour suivre un biomarqueur, et capteurs physiques (pression, pH, température, humidité), auxquels s'ajoutent des capteurs MEMS pour l’actimétrie, de façon à associer l’état biochimique à l’activité du patient.
ValoTec a une activité commerciale dans le domaine du service et du prototypage ; elle maîtrise plus particulièrement les aspects électroniques, logiciels, transmission de données mais aussi réglementaires des DM. L’équipe BiOSS maîtrise de son côté la chimie des matériaux, les fonctionnalisations de surface, plusieurs technologies d’impression 2D, et les aspects scientifiques et pratiques des capteurs biochimiques, chimiques et physiques. Ces savoirs-faires complémentaires, combinés, permettent de développer des dispositifs jusqu'à des TRL élevés (6 et plus) capables d’intéresser des startups, des ETI ou de grands groupes industriels.
La problématique scientifique principale du LabCom porte sur la fonctionnalisation de surface par impression. L’impression permet de localiser une couche sur un substrat et d'induire une propriété physico-chimique locale (e.g. caractère hydrophile/hydrophobe pour des canaux fluidiques), une propriété optique (e.g. chromophores), une réactivité biochimique (enzymes, nanozymes, anticorps, nanobodies, CRISPR/Cas…). Cette fonctionnalisation de surface doit être multi-échelle : sérigraphie pour les objets nécessitant des épaisseurs importantes (résolution 200 um, épaisseur > 10 um, e.g. canaux fluidiques ou pistes conductrices), inkjet (résolution 50-100 um, épaisseur 1-10 nm, pour fonctionnalisation locale), nanoprinting capillaire (résolution 50 nm, épaisseur 1-10 nm, pour les fonctions actives les plus résolues, e.g. résistors, transistors, MEMS). Ces procédés permettent la réalisation de dispositifs complexes sur des substrats souples, conformables, extensibles, compressibles… applicables par exemple sur la peau pour le suivi de paramètres physiologiques comme le pH de l’exsudat d’une plaie, la pression qu’un patient exerce sur une partie de son corps, son stress, l’analyse d’un mouvement, l’humidité d’un pansement, la présence d’un contaminant bactérien… Minces et conformables, ces dispositifs peuvent être placés sur tout type de surfaces et d’objets, dont des DM préexistants (masques pour apnée du sommeil, prothèses, monitoring en rééducation fonctionnelle…) sous forme de « patch » qui viennent ajouter très facilement une ou plusieurs fonctions à un objet préexistant sans que celui-ci ait à être repensé et réindustrialisé.
L’équipe BiOSS maîtrise ces concepts, fabrique des capteurs physiques et (bio)chimiques du centimétrique au nanométrique et développe ses procédés de fonctionnalisation avec des équipements à l’état de l’art ; mais les connecter, les interfacer à une électronique portable, les tester en situation et les penser au regard de la réglementation des DM lui échappe, alors que cela constitue le métier de ValoTec.
Les objectifs d’innovation portent sur la chaîne d’intégration capteur-électronique-logiciel, avec un accent sur les méthodes alternatives de production à petite et moyenne échelle ne nécessitant pas les investissements et les consommations énergétiques de la microfabrication conventionnelle, additive plutôt que soustractive donc moins gourmandes en matières premières. Le couplage de plusieurs capteurs de natures différentes permettra par ailleurs la fusion de données et la contextualisation de mesures qui, prises isolément, ont une signification médicale limitée.
Les interactions BiOSS – ValoTec s’envisagent à minima sur 10 ans, passant par un renforcement de l’équipe d’ingénieurs et chercheurs dédiée et colocalisée et un premier focus sur les pansements connectés, les patchs cutanés et les patchs ajoutés sur DM existants.