Thèmes de Recherche

Les thèmes de recherche de SyNaBi sont basées sur les compétences combinées de l’équipe dans les domaines de (i) l’électrochimie et la biochimie, (ii) la biologie moléculaire et cellulaire, et (iii) les membranes biomimétiques, la bio-ingénierie et la biophysique.

Système de délivrance d’énergie

Le système développé est une biopile implantable (IBFC). Une biopile implantable est un dispositif produisant du courant uniquement à partir des substrats présents naturellement dans l’organisme.

L’équipe travaille sur 2 approches différentes pour créer une biopile :

• La première approche utilise le glucose et l’oxygène comme carburant dans une biopile enzymatique.

• La seconde approche utilise des electrolytes, par exemple du sel pour fournir de l’énergie à une biopile biomimétique.

INTERNATIONAL INNOVATION IBFC :

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Historique du projet IBFC et naissance de l’équipe SyNaBi dans TIMC-IMAG

Le travail multidisciplinaire visant à récupérer l’énergie du corps humain a été initié dans le laboratoire TIMC-IMAG depuis le début des années 2000 par le Pr Philippe Cinquin. 9 brevets ont été déposés entre 2002 et 2014, qui décrivent des méthodes pour transformer l’énergie chimique en énergie mécanique ou électrique.

En janvier 2005, une équipe de TIMC-IMAG a réalisé la première implantation de l’enzyme utilisée par la biopile à glucose. Cette implantation a démontré pour la première fois qu’une enzyme étrangère contenue dans un sac biocompatible pouvait travailler à l’intérieur d’un animal pendant une longue durée. En 2006, une première biopile à glucose, exploitant des enzymes permettant de contrôler des variations de pH à l’intérieur d’un dispositif implanté dans un organisme vivant, a été construite et brevetée. Ces succès ont alors déclenché une coopération multidisciplinaire très fructueuse entre TIMC-IMAG et DCM, qui a démarré en 2007 et conduit au brevet nominé pour la médaille de l’inventeur européen, dans lequel les électrodes sont obtenues par la compression des enzymes, des médiateurs et de matériel conducteur.

En 2007, un brevet a été déposé pour une biopile biomimétique exploitant un gradient de sel. Des recherches fondamentales menées de 2008 à 2011 ont posé les bases de ce travail pour optimiser la membrane biomimétique et l’incorporation de protéines membranaires afin d’augmenter la puissance de cette biopile biomimétique.

Systèmes de délivrance de molécules, particules et médicaments :

Ces systèmes utilisent les caractéristiques physico-chimiques des gels pour fournir un environnement capable de stabiliser des molécules, particules et médicaments et par conséquent contrôler à la demande leur dissémination dans l’organisme. Des travaux sont en cours sur la réticulation de gels avec des polymères appropriés. Nous étudions également différentes formes d’énergie permettant la délivrance de ce type de gels pour plusieurs applications médicales spécifiques.

Systèmes de biosenseurs implantables :

Ces systèmes combinent des techniques d’électrochimie, de biotechnologies et de biologie moléculaire pour développer de nouveaux biosenseurs implantables. Le principe de ces biosenseurs est basé sur l’utilisation d’enzymes immobilisées ou sur l’incorporation de protéines dans des membranes biomimétiques. La création de ces biosenseurs bénéficie également de la miniaturisation que nous sommes capables de réaliser grâce à des applications nanotechnologiques, dont les principes sont décrits ici..

Systèmes de biosenseurs environnementaux :

Ces systèmes combinent des techniques d’électrochimie, de biotechnologies et de biologie moléculaire pour développer de nouveaux biosenseurs utilisables par exemple dans l’analyse environnementale ou l’agriculture. Le principe de ces biosenseurs est basé sur l’utilisation d’enzymes immobilisées ou sur l’incorporation de protéines dans des membranes biomimétiques. La création de ces biosenseurs bénéficie également de la miniaturisation que nous sommes capables de réaliser grâce à des applications nanotechnologiques, dont les principes sont décrits ici..

Systèmes pour la médecine personnalisée et criblage haut débit

Nous développons ces systèmes en nous basant sur les concepts de “biomimétique”. Ce concept a été introduit pour la première fois par Otto Schmidt en 1969 lors d’une présentation au 3ème congrès international de biophysique à Boston. Les processus de fabrication par une approche biomimétique, venues du domaine des nanobiotechnologies, s’inspirent de l’auto-assemblage des systèmes naturels.

Le projet BROCOLI, en collaboration avec des scientifiques du CEA et du CNRS, s’inscrit dans cette démarche : IL vise à créer un échafaudage tridimensionnel nanostructuré en polyélectrolyte connecté à une puce microfluidique permettant l’analyse du microenvironnement de cellules cancéreuses prostatiques et d’identifier de nouveaux biomarqueurs pour le cancer de la prostate.

Ces recherches fondamentales ont déjà donné lieu à une publication dans la revue Biomaterials : Nous démontrons qu’un film de polyélectrolyte chargé positivement de quelques nanomètres d’épaisseur réduit le regroupement et la prolifération des cellules cancéreuses de prostate.
Sur la base de ces données fondamentales, nous travaillons actuellement sur le développement d’un dispositif de diagnostic pour la médecine personnalisée et le criblage haut débit.


Laboratoire TIMC-IMAG, Domaine de la Merci, 38706 La Tronche Cedex

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