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Des scientifiques de l’Université de Linköping ont brouillé la frontière entre les robots et les organismes vivants en développant un muscle artificiel alimenté par du glucose et de l’oxygène, similaire à son homologue organique.

Des muscles artificiels

Composés d’un polymère spécial, ces nouveaux muscles en plastique ouvrent la voie à des muscles artificiels implantables et des microrobots pouvant fonctionner comme des organismes vivants.
Ces dernières années, les prothèses ont bien progressé, mais la perspective de remplacer les muscles endommagés par des muscles artificiels plutôt que par des membres entiers, ou d’injecter aux patients des microrobots agissants comme de minuscules médecins est peu probables. Malheureusement, une grande question qui se pose immédiatement est comment alimenter ces appareils?
Pour ce faire, une solution consiste à remplacer les actionneurs traditionnels alimentés à l’électricité par des actionneurs imitant de plus près les processus naturels du corps. Un muscle robotisé « se nourrit » de la même manière que celui qu’il remplace. Pour y parvenir, l’équipe Linköping dirigée par Edwin Jager, maître de conférences en systèmes de capteurs et d’actionneurs au département de physique, chimie et biologie, s’est tournée vers les muscles constitués d’un « actionneur en polymère » le polypyrrole.
Le polypyrrole est un polymère de pyrrole et se distingue par ses propriétés hautement électroconductrices. Il est principalement utilisé dans les appareils électroniques et les capteurs et modifie son volume lorsqu’il est soumis à un courant électrique.

Les chercheurs ont formé le polymère en deux couches séparées

Pour créer un muscle artificiel, les chercheurs ont formé le polymère en deux couches séparées par une fine membrane. Lorsqu’une charge se développe d’un côté, les ions du polymère sont expulsés à travers la membrane et la feuille se contracte. Puis, la feuille de l’autre côté absorbe les électrons et se dilate. Cela fait plier le tout comme un muscle ordinaire.
Selon Linköping, cette charge peut être appliquée à partir d’une batterie, mais elle peut également être dérivée du glucose et de l’oxygène en dopant le polymère avec des enzymes qui améliorent la réaction, brûlant le glucose pour obtenir une énergie identique à celle d’un muscle.
« Ces enzymes convertissent le glucose et l’oxygène, comme dans l’organisme, pour produire les électrons nécessaires au mouvement d’un muscle artificiel fabriqué à partir d’un polymère électroactif », explique Jager. « Aucune source de tension n’est requise: il suffit simplement de plonger l’actionneur dans une solution de glucose. »
Maintenant que le principe a été démontré, l’étape suivante consistera à contrôler la réaction et à voir si elle peut être maintenue au cours de nombreux cycles répétés. Le but est de reproduire un muscle « vivant » et de l’utiliser en microrobotique.

Un muscle qui pourrait actionner des microrobots autonomes

« Le glucose est disponible dans tous les organes du corps et c’est une substance utile pour commencer », déclare Jager. « Mais il est possible de passer à d’autres enzymes, ce qui permettrait d’utiliser l’actionneur, par exemple, dans des microrobots autonomes pour la surveillance de l’environnement dans les lacs. Les progrès présentés ici permettent d’alimenter les actionneurs avec de l’énergie provenant de substances provenant de leur environnement naturel. »
Cette recherche a été publiée dans Advanced Materials.
Source : Linköping University
Crédit photo : Pixabay

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