PEDOT:PSS-Based Soft Materials for Wearable Bioelectronic Applications

Les technologies électroniques et bioélectroniques portables transforment rapidement la manière dont les signaux physiologiques sont surveillés, tant dans les environnements cliniques que dans la vie quotidienne. La mesure continue de signaux tels que l’électroencéphalographie (EEG), l’électromyographie (EMG) et l’électrocardiographie (ECG) nécessite des matériaux d’électrode capables de maintenir des performances électriques fiables tout en s’adaptant à la surface souple et dynamique du corps humain. Les systèmes d’électrodes conventionnels, en particulier les électrodes rigides Ag/AgCl qui reposent sur des gels conducteurs pour améliorer le contact peau-électrode, présentent souvent des limitations telles qu’une faible conformité mécanique, un inconfort lors d’une utilisation prolongée et une dégradation de la qualité du signal lorsque le gel se dessèche avec le temps. Ces défis ont motivé le développement de matériaux conducteurs souples, capables d’assurer un contact stable et confortable avec les tissus biologiques. Parmi les matériaux étudiés pour la bioélectronique portable, les polymères intrinsèquement conducteurs ont émergé comme des candidats prometteurs en raison de leur conductivité électronique et ionique combinée, de leur flexibilité mécanique et de leur facilité de mise en oeuvre en solution. Le poly(3,4-éthylènedioxythiophène):poly(styrène sulfonate) (PEDOT:PSS) est l’un des polymères conducteurs les plus étudiés pour les applications bioélectroniques. Ce matériau est constitué du polymère conducteur chargé positivement PEDOT stabilisé par le polyélectrolyte chargé négativement poly(styrène sulfonate), ce qui permet la formation de dispersions aqueuses stables et facilite des méthodes de mise en oeuvre à grande échelle. Le PEDOT:PSS présente plusieurs propriétés qui le rendent particulièrement attrayant pour les applications de détection portables, notamment une conductivité électrique modulable, une bonne stabilité chimique et une compatibilité avec une large gamme de matrices polymères. Ces caractéristiques ont conduit à son utilisation répandue dans les domaines de l’électronique organique, des capteurs, des dispositifs énergétiques et des interfaces biomédicales. Cette thèse explore le développement de nouvelles architectures matérielles à base de PEDOT:PSS conçues pour répondre aux exigences mécaniques et électriques des systèmes de détection portables. Plus précisément, ce travail examine comment l’ingénierie des structures des polymères conducteurs peut permettre le développement de nouvelles classes de matériaux conducteurs souples, adaptés aux dispositifs électroniques portables et aux interfaces bioélectroniques.