Interfaces Bioélectroniques Souples

Nous concevons des interfaces bioélectroniques souples en couplant des technologies polymères avec des nanomatériaux, des biomatériaux et des matériaux biodégradables. Ces interfaces sont principalement utilisées pour des mesures électrophysiologiques sur le système nerveux central et périphérique, in vivo sur petit animal, ex vivo sur tranches et in vitro sur des modèles organoïdes.

Conception et caractérisation de microélectrodes flexibles pour neuroprothèses implantables

Ce projet se concentre sur le développement de microélectrodes souples et biocompatibles destinées à optimiser les interactions entre le cerveau et les dispositifs électroniques. En utilisant des matériaux biocompatibles et flexibles comme le parylène, nous concevons des dispositifs implantables dont la compliance est parfaitement adaptée aux tissus cérébraux. Cette approche permet de réduire de manière significative les réactions inflammatoires causées par les mouvements cérébraux. De plus, l’intégration de nanomatériaux organiques, tels que les polymères conducteurs (PEDOT:PSS), améliore à la fois la qualité des signaux électrophysiologiques enregistrés et l’efficacité de la stimulation électrique. Les procédés de fabrication développés, à la fois simples et innovants, ouvrent des perspectives prometteuses pour l’avancée des neuroprothèses et des interfaces neuronales.

Chercheurs impliqués

Ali Maziz, Christian Bergaud

Ingénieurs

Adrian Laborde

Projets

ANR 3DBRAIN 2019-2024

ANR 3DNeurochip 2019-2024

Publications

Scalable batch fabrication of ultrathin flexible neural probes using a bioresorbable silk layer

C., Laborde, A., Nowak, L. G., Arvanitis, D. N., Bourrier, D., Bergaud, C., & Maziz, A. Microsystems & Nanoengineering, 8(1), 21, 2022

Progress in conducting polymers for biointerfacing and biorecognition applications

A., Özgür, E., Bergaud, C., & Uzun, L. Sensors and Actuators Reports, 3, 100035, 2021

Parylene-based flexible neural probes with PEDOT coated surface for brain stimulation and recording

Castagnola, V., Descamps, E., Lecestre, A., Dahan, L., Remaud, J., Nowak, L. G., & Bergaud, C. Biosensors and Bioelectronics, 67, 450-457, 2015
Silk and PEG as means to stiffen a parylene probe for insertion in the brain: toward a double time-scale tool for local drug delivery

Lecomte, A., Castagnola, V., Descamps, E., Dahan, L., Blatché, M. C., Dinis, T. M., ... & Bergaud, C. Journal of Micromechanics and Microengineering, 25(12), 125003, 2015

Morphology and conductivity of PEDOT layers produced by different electrochemical routes

Castagnola, V., Bayon, C., Descamps, E., & Bergaud, C. Synthetic metals, 189, 7-16, 2014

Elaboration d’électrodes à base de biomatériaux résorbables pour la cartographie de l'activité électrique du cerveau

Ce projet se concentre sur la conception d'un implant cérébral miniaturisé réalisé entièrement à partir de matériaux biocompatibles et biodégradables. Ces électrodes biorésorbables permettent une cartographie temporaire et précise de l'activité électrique du cerveau, offrant ainsi une solution innovante pour le suivi postopératoire et le diagnostic transitoire en neurochirurgie. Cette approche réduit le besoin de procédures invasives supplémentaires pour retirer l'implant, tout en garantissant une compatibilité optimale avec les tissus cérébraux.

Chercheurs impliqués

Ali Maziz, Christian Bergaud

Ingénieurs

David Bourrier, Adrian Laborde

Projet

ANR 3DBrain 2019-2024

Publications

Scalable batch fabrication of ultrathin flexible neural probes using a bioresorbable silk layer

Cointe, C., Laborde, A., Nowak, L. G., Arvanitis, D. N., Bourrier, D., Bergaud, C., & Maziz, A. Microsystems & Nanoengineering, 8(1), 21, 2022

A top-down fabrication approach for delivering implantable and ultrathin flexible brain probes

Cointe, C., Eddarir, A., Arvanitis, D. N., Bergaud, C., & Maziz, A. In 2022 IEEE 35th International Conference on Micro Electro Mechanical Systems Conference (MEMS) (pp. 420-423). IEEE, 2022

Tuning the properties of silk fibroin biomaterial via chemical cross-linking

Maziz, A., Leprette, O., Boyer, L., Blatché, C., & Bergaud, C. Biomedical Physics & Engineering Express, 4(6), 065012, 2018

Développement de capteurs électrochimiques innovants pour le suivi du métabolisme cérébral

Ce projet vise à concevoir des microcapteurs électrochimiques implantables, basés sur des nanomatériaux organiques, pour surveiller le métabolisme du cerveau. Ces dispositifs permettent de détecter avec précision les neurotransmetteurs impliqués dans divers troubles neurologiques, tels que les crises épileptiques. Grâce à leur sensibilité et sélectivité élevées, ces capteurs offrent un outil puissant pour mieux comprendre les mécanismes biologiques sous-jacents et contribuer au développement de traitements adaptés.

Chercheurs impliqués

Ali Maziz, Christian Bergaud

Ingénieurs

Adrian Laborde

Projet

ANR 3DBrain 2019-2024

Publications
Nanofibrous PEDOT-Carbon Composite on Flexible Probes for Soft Neural Interfacing

Vajrala, V. S., Saunier, V., Nowak, L. G., Flahaut, E., Bergaud, C., & Maziz, A. Frontiers in bioengineering and biotechnology, 9, 780197, 2021
Carbon nanofiber-PEDOT composite films as novel microelectrode for neural interfaces and biosensing

Saunier, V., Flahaut, E., Blatché, M. C., Bergaud, C., & Maziz, A. Biosensors and bioelectronics, 165, 112413, 2020

Microelectrodes from PEDOT-carbon nanofiber composite for high performance neural recording, stimulation and neurochemical sensing

Saunier, V., Flahaut, E., Blatché, M. C., Bergaud, C., & Maziz, A. MethodsX, 7, 101106, 2020

Elaboration d’une plateforme multimodale pour le suivi fonctionnel et la modélisation de cultures cellulaires 3D

L'objectif de ce projet est de développer une plateforme de mesures électrophysiologiques à partir de modèles biologiques in vitro en récréant des tissus sains et pathologiques en trois dimensions. Cette plateforme est constituée d'un réseau de microélectrodes planaires et d'électrodes souples implantables permettant un couplage entre des mesures électrophysiologiques à la surface et à l'intérieur de tissus 3D. Des stimulations électriques peuvent être également appliquées sur le tissu de manière très localisée au niveau de chaque électrode. Les applications visées concernent le criblage pharmacologique, les tests toxicologiques ou encore le développement d'approches thérapeutiques.