Fabrication et optimisation d'une biocathode abiotique pour une biopile à glucose implantable - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu Accéder directement à la navigation
Thèse

Fabrication et optimisation d'une biocathode abiotique pour une biopile à glucose implantable

Gauthier Menassol 1, 2, 3
1 CAMPE - Conception d’Architectures Moléculaires et Processus Electroniques
SYMMES - SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé : DRF/IRIG/SYMMES
3 TIMC-IMAG-SyNaBi - Systèmes Nanobiotechnologiques et Biomimétiques
TIMC-IMAG - Techniques de l'Ingénierie Médicale et de la Complexité - Informatique, Mathématiques et Applications Grenoble - UMR 5525
Résumé : Dans le cadre du projet ANR biopile abiotique implantable (ImAbic) coordonné par l’INAC, ce travail de thèse avait pour objectif d’optimiser les performances et la stabilité d’une biocathode à base de graphène dopé au fer et à l’azote (Fe/N-rGO). Nous avons donc fabriqué et caractérisé différents types de biocathodes mettant en jeu différents liants afin de fournir des architectures d’électrodes les plus aptes à laisser diffuser en leur sein les espèces consommées et produites lors de la réaction. Lors de ces études, un liant c’est distingué des autres, le liant chitosan. De plus, une fois ce liant réticulé à l’aide de Génépine, nous avons observé une stabilité des performances électrochimique dans le temps, limitant la perte de densité de courant à 5% d’une biocathode ayant été stockée en condition physiologique pendant 27 mois. Durant ce projet, nous avons également développé un nouveau processus de fabrication des électrodes impliquant la lyophilisation, ce processus permet une augmentation de la porosité des électrodes et améliore les densités de courant massique d’un facteur 4 en comparaison à celles fournies par les électrodes compressées. Toutefois, cette amélioration se fait au détriment de la tenue mécanique et les électrodes obtenues deviennent alors plus sensibles aux chocs, afin d’apporter une solution à cette nouvelle problématique nous avons optimisé notre processus en ajoutant un support carboné à nos biocathodes lyophilisées, permettant d’améliorer la tenue mécanique tout en maintenant les propriétés électrochimiques.Dans la deuxième partie de ce manuscrit, nous nous sommes intéressés à l’étude de la biocompatibilité de notre système de biocathode. Nous avons effectué des tests préliminaires de culture cellulaire des différents matériaux susceptibles de composés notre biocathode en présence de cellules fibroblaste issues de souris : les cellules 3T3-L1. Ces tests démontrent une prolifération normale pour les différents liants utilisés, mais démontrent une viabilité perturbée des cellules face à la présence du catalyseur à hauteur de 10%. Fort de ces résultats, nous avons eu l’autorisation du comité d’éthique de Grenoble afin d’effectuer des implantations chez le rat. Deux biocathodes issues du procédé de compression et deux biocathodes issues du procédé de lyophilisation ont été implantées dans deux rats qui n’ont démontré aucun signe de souffrance et un comportement naturel durant la période d’implantation soit 1 mois. Après autopsie, aucun organe ne fut affecté par la présence des électrodes, d’autre part, sur les quatre implants, trois étaient enrobés d’un tissu biologique résultant de l’implantation. L’analyse histologique de ces tissus a montré une composition de tissu adipeux pour deux d’entre eux et une zone inflammatoire comprise entre 20 et 50µm, composée de cellules fibroblaste, de macrophages et de polynucléaire. Nous avons également pu observer que les tissus étaient fortement vascularisés.
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Contributeur : Abes Star :  Contact Connectez-vous pour contacter le contributeur
Soumis le : mercredi 2 juin 2021 - 10:25:09
Dernière modification le : mardi 19 octobre 2021 - 11:09:19

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MENASSOL_2020_archivage.pdf
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Identifiants

  • HAL Id : tel-03245986, version 1

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Gauthier Menassol. Fabrication et optimisation d'une biocathode abiotique pour une biopile à glucose implantable. Biotechnologies. Université Grenoble Alpes [2020-..], 2020. Français. ⟨NNT : 2020GRALS016⟩. ⟨tel-03245986⟩

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