Grâce à un développement récent de la Tufts University School of Engineering, nous pourrions bientôt être en mesure de porter des vêtements qui peuvent changer de couleur en réaction aux produits chimiques libérés par notre corps ou détectés dans l’air.
Des encres bioactives au service de la santé
Les encres à base de biomatériaux peuvent être sérigraphiées sur des textiles tels que les vêtements, les chaussures ou même les masques faciaux selon des motifs complexes et à haute résolution, fournissant une carte détaillée de la réponse ou de l’exposition humaine.
Les progrès réalisés dans le domaine de la détection vestimentaire pourraient permettre de détecter et de quantifier simultanément un large éventail de facteurs biologiques, de molécules et, éventuellement, d’agents pathogènes à la surface du corps en utilisant des vêtements classiques.
Des tissus « portables »
“L’utilisation de nouvelles encres bioactives avec la méthode très courante de la sérigraphie ouvre des perspectives prometteuses pour la production en masse de tissus doux et portables avec un grand nombre de capteurs qui pourraient être appliqués pour détecter toute une série de conditions”, a déclaré le professeur Fiorenzo Omenetto, auteur de l’étude.
“Les tissus peuvent se retrouver dans des uniformes pour le lieu de travail, des vêtements de sport, ou même sur des meubles et des structures architecturales”. Les dispositifs de détection vestimentaires ont suscité un intérêt considérable pour la surveillance des performances et de la santé humaines. Nombre de ces dispositifs ont été inventés en intégrant des éléments électroniques dans des patchs, des bracelets et d’autres configurations portables qui surveillent des informations physiologiques localisées ou globales telles que le rythme cardiaque ou la glycémie.
La soie comme base de l’encre
La recherche présentée par l’équipe de Tufts adopte une approche différente et complémentaire : la détection colorimétrique non électronique d’un nombre théoriquement très important de substances à l’aide de vêtements de détection pouvant être distribués pour couvrir de très grandes surfaces : allant d’un patch à l’ensemble du corps, et au-delà.
Les composants qui rendent les vêtements détecteurs possibles sont des encres à base de soie biologiquement activée. Le substrat de soie soluble dans ces formulations d’encre peut être modifié en incorporant diverses molécules “indicatrices”, telles que des indicateurs sensibles au pH ou des enzymes comme la lactate oxydase pour indiquer les niveaux de lactate dans la sueur. La première pourrait être un indicateur de la santé ou de la déshydratation de la peau, tandis que la seconde pourrait indiquer les niveaux de fatigue du porteur.
Des encres biologiques et sérigraphiables
De nombreux autres dérivés d’encres peuvent être créés grâce à la polyvalence de la protéine de la soie en la modifiant avec des molécules actives telles que des colorants chimiquement sensibles, des enzymes, des anticorps et autres. Bien que les molécules du colorant puissent être instables par elles-mêmes, elles peuvent devenir stables lorsqu’elles sont incorporées à la fibroïne de soie dans la formulation de l’encre.
Les encres sont formulées pour des applications de sérigraphie en les combinant avec un épaississant (alginate de sodium) et un plastifiant (glycérol). Les encres biologiques sérigraphiables peuvent être utilisées comme n’importe quelle encre développée pour la sérigraphie, et peuvent donc être appliquées non seulement sur les vêtements mais aussi sur diverses surfaces comme le bois, le plastique et le papier pour générer des motifs allant de centaines de microns à des dizaines de mètres.
De nombreux usages sont envisageables
Cette technologie s’appuie sur les travaux antérieurs des mêmes chercheurs qui ont mis au point des encres de soie bioactives formulées pour l’impression par jet d’encre afin de créer des boîtes de Pétri, des capteurs de papier et des gants de laboratoire qui peuvent indiquer une contamination bactérienne en changeant de couleur.
“L’approche de la sérigraphie offre l’équivalent d’un grand agencement multiple de capteurs couvrant de vastes zones du corps, si on le porte comme un vêtement, ou même sur de grandes surfaces comme l’intérieur d’une pièce”, a déclaré Giusy Matzeu, professeur assistant de recherche en génie biomédical à l’école et premier auteur de l’article. “Couplé à l’analyse d’images, nous pouvons obtenir une carte haute résolution des réactions colorées sur une grande surface et obtenir un meilleur aperçu de l’état physiologique ou environnemental global. En théorie, nous pourrions étendre cette méthode pour suivre la qualité de l’air, ou soutenir la surveillance environnementale pour l’épidémiologie”.
Des expositions interactives permettent de tester ces nouveaux tissus
Le fait que la méthode utilise des techniques d’impression courantes ouvre également des possibilités d’applications créatives, ce qu’a exploré Laia Mogas-Soldevila, architecte et récente doctorante chez Tufts dans le SilkLab d’Omenetto. Elle a contribué à la création de magnifiques tapisseries, exposées dans des musées à travers les États-Unis et l’Europe.
Les expositions sont interactives, permettant aux visiteurs de vaporiser différents produits chimiques non toxiques sur le tissu et d’observer la transformation des motifs. “C’est vraiment un excellent exemple de la façon dont l’art et l’ingénierie peuvent s’enrichir et s’inspirer mutuellement”, a déclaré l’architecte. “Les encres techniques ouvrent une nouvelle dimension dans les tapisseries et les surfaces interactives et réactives, tandis que l’art millénaire de la sérigraphie a fourni une base bien adaptée au besoin d’une surface sensible moderne à haute résolution et portable”.