Écrans tactiles flexibles : des chercheurs grenoblois viennent de préciser les conditions de non-toxicité des nanofils d’argent

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EN BREF – Des chercheurs grenoblois de l’ESRF, du CEA-Liten et de l’Université Grenoble Alpes ont contribué à déterminer le degré de toxicité des nanofils d’argent sur les cellules de la peau en fonction de leurs diamètres. De quoi ouvrir à ces nanomatériaux de larges perspectives applicatives, notamment pour la fabrication d’écrans tactiles flexibles pour smartphone.

 

 

Les tech­no­lo­gies per­met­tant de doter les smart­phones d’écrans tac­tiles flexibles, plus résis­tants aux chocs que les clas­siques écrans rigides, se mul­ti­plient. À la fois conduc­teurs flexibles et trans­pa­rents, les nano­fils d’argent sont d’ex­cel­lents can­di­dats pour le déve­lop­pe­ment de tels écrans.

 

Mais, prin­cipe de pré­cau­tion oblige, encore faut-il au préa­lable déter­mi­ner leur toxi­cité sur les cel­lules de la peau en contact direct avec ces nano­ma­té­riaux.

 

Smartphone Iphone DR

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C’est ce que vient réa­li­ser une équipe franco-amé­ri­caine* dont font par­tie des scien­ti­fiques gre­no­blois du Synchrotron euro­péen de Grenoble (ESRF), du Laboratoire d’in­no­va­tion pour les tech­no­lo­gies des éner­gies nou­velles et les nano­ma­té­riaux (CEA-Liten) ainsi que de l’Université Grenoble Alpes (UGA).

 

L’étude qui démontre l’importance du dia­mètre des nano­fils dans leur toxi­cité sur les cel­lules de la peau a été publiée le 8 juillet der­nier dans la revue PNAS (pour « Proceedings of the National Academy of Sciences »).

 

 

« L’interaction des nanofils d’argent avec les cellules de la peau peut entraîner leur mort »

 

« L’interaction des nano­fils d’argent avec les cel­lules de la peau peut entraî­ner un dys­fonc­tion­ne­ment cel­lu­laire, une inflam­ma­tion et éven­tuel­le­ment la mort des cel­lules », rap­pelle le géo­chi­miste Laurent Charlet, cher­cheur à l’Institut des sciences de la Terre (ISTerre) et codi­rec­teur de l’étude avec Benjamin Gilbert, cher­cheur au Laboratoire natio­nal Lawrence-Berkeley (LBNL).

 

Face à ce dan­ger, « nous vou­lions savoir si les nano­fils d’argent pour­raient être conçus de manière à mini­mi­ser leur toxi­cité cel­lu­laire, tout en conser­vant leurs pro­prié­tés tech­niques », explique ce der­nier.

 

Nanofils d'argent. @ ESRF (extrait de la vidéo de l'ESRF)

Nanofils d’argent. © ESRF

 

Ainsi, l’équipe plu­ri­dis­ci­pli­naire a‑t-elle cher­ché à com­prendre le pro­ces­sus à l’origine de la toxi­cité sur les cel­lules de la peau des nano­fils conser­vant la conduc­ti­vité élec­trique et la trans­pa­rence optique. Mais aussi à déter­mi­ner la prin­ci­pale carac­té­ris­tique impli­quée dans cette toxi­cité : la quan­tité de nano­fils, leur dimen­sion (dia­mètre et lon­gueur) ou leur bio­per­sis­tance ?

 

Pour ce faire, l’é­quipe a asso­cié des études de toxi­co­lo­gie et d’éco­toxi­co­lo­gie à des tech­niques syn­chro­tron sur les deux lignes de fais­ceau ID16A et ID21 de l’ESRF.

 

 

Les techniques synchrotron permettent de visualiser l’interaction entre les nanofils et la cellule

 

« En uti­li­sant une ima­ge­rie à rayons X cohé­rente, nous pou­vons voir direc­te­ment com­ment les nano­fils inter­agissent avec la cel­lule », se réjouit Peter Cloetens, l’un des six scien­ti­fiques de l’ESRF ayant par­ti­cipé à l’é­tude.

 

Les cher­cheurs ont plus pré­ci­sé­ment uti­lisé trois tech­niques syn­chro­tron. La pre­mière est la nano-tomo­gra­phie de cel­lules conge­lées qui, selon l’expert du syn­chro­tron, « four­nit des ins­tan­ta­nés 3D mon­trant l’emplacement et la forme de chaque nano­fil ».

 

© ESRF / jocelyn chavy

© ESRF / joce­lyn chavy

Les deux autres sont la fluo­res­cence X et la spec­tro­sco­pie. « [Elles] com­plètent le tableau chi­mique afin de déter­mi­ner si les nano­fils d’argent s’as­so­cient à d’autres élé­ments et dans quelle mesure l’argent se répand à l’in­té­rieur de la cel­lule », ajoute-t-il.

 

L’équipe s’est plus pré­ci­sé­ment foca­li­sée sur l’étude de deux nano­fils d’argent syn­thé­ti­sés au CEA-Liten. L’un, de 90 nm de dia­mètre et l’autre, beau­coup plus fin, de 30 nm.

 

 

Les nanofils épais perforent les membranes de la cellule

 

Résultats ? Quel que soit leur dia­mètre, la cel­lule incor­pore faci­le­ment les nano­fils par endo­cy­tose [au sein de vési­cules, ndlr]. En revanche, leur inci­dence sur la cel­lule est dif­fé­rent sui­vant leur dia­mètre.

 

Les nanofils épais perforent la cellule. © ESRF

Les nano­fils épais per­forent la cel­lule. © ESRF

En effet, les nano­fils épais sont capables de per­fo­rer la mem­brane de la vési­cule, libé­rant ainsi les ions d’argent (Ag+) et le contenu de cette der­nière dans le milieu inté­rieur de la cel­lule. « Cela ini­tie le stress oxy­da­tif et la mort cel­lu­laire », pré­cisent les cher­cheurs. A contra­rio, la mem­brane de la vési­cule peut frois­ser les nano­fils les plus minces, beau­coup moins rigides à la flexion.

 

Ces der­niers res­tent alors confi­nés dans les vési­cules, ce qui les rend pour la plu­part inof­fen­sifs.

 

 

Les nanofils plus fins vont permettre la fabrication de produits plus sûrs

 

Ayant véri­fié que les nano­fils de 30 nm de dia­mètre pré­servent les para­mètres de per­for­mance cri­tiques des réseaux trans­pa­rents conduc­teurs, à savoir la conduc­ti­vité élec­trique et la trans­pa­rence optique, les cher­cheurs peuvent d’autant plus faci­le­ment affir­mer que « cette décou­verte per­met­tra à terme la fabri­ca­tion de pro­duits plus sûrs, incor­po­rant des nano­fils d’argent plus fins ».

 

Mieux, « ces recherches ouvrent la voie à de mul­tiples appli­ca­tions des nano­fils d’argent, au-delà des écrans tac­tiles », se féli­citent-ils. Ainsi, l’utilisation des nano­fils d’argent fins est déjà envi­sa­gée pour d’autres appli­ca­tions telles que les adhé­sifs ou les revê­te­ments à haute résis­tance (cf. aussi en enca­dré).

 

VM

 

 

* Ont éga­le­ment contri­bué à cette étude le Laboratoire natio­nal Lawrence-Berkeley (LBNL) ainsi que les uni­ver­si­tés de Lille et de Floride. L’étude a été finan­cée par Labex Serenade, le pro­jet ERA-NET SIINN (pour « Safe imple­men­ta­tion of inno­va­tive nanos­cience and nano­tech­no­logy ») et la Commission amé­ri­caine de la sécu­rité des pro­duits de consom­ma­tion.

 

 

Des domaines d’application variés

 

Étiquette RFID. DR

Étiquette RFID. DR

Les nano­fils d’argent sont aussi pres­sen­tis dans le champ médi­cal en tant que por­teurs poten­tiels pour l’ad­mi­nis­tra­tion de médi­ca­ments ou dans la fabri­ca­tion de dis­po­si­tifs médi­caux bio­com­pa­tibles et résor­bables. De même que dans les éti­quettes élec­tro­niques uti­li­sables comme antennes RFID au sein des embal­lages ou dans les papiers incor­po­rant des Led, des cap­teurs ou des tran­sis­tors.

 

 

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