WO2023089089A1 - Method for anti-microbial treatment using a device comprising a percolating network of nanowires, and product comprising the device - Google Patents

Method for anti-microbial treatment using a device comprising a percolating network of nanowires, and product comprising the device Download PDF

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WO2023089089A1
WO2023089089A1 PCT/EP2022/082393 EP2022082393W WO2023089089A1 WO 2023089089 A1 WO2023089089 A1 WO 2023089089A1 EP 2022082393 W EP2022082393 W EP 2022082393W WO 2023089089 A1 WO2023089089 A1 WO 2023089089A1
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WO
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nanowires
network
protective layer
metallic material
species
Prior art date
Application number
PCT/EP2022/082393
Other languages
French (fr)
Inventor
Laetitia BARDET
Daniel Bellet
Franz Bruckert
Aurore DENNEULIN
David MUÑOZ-ROJAS
Camilo SANCHEZ VELASQUEZ
Original Assignee
Institut Polytechnique De Grenoble
Centre National De La Recherche Scientifique
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Filing date
Publication date
Application filed by Institut Polytechnique De Grenoble, Centre National De La Recherche Scientifique filed Critical Institut Polytechnique De Grenoble
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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
    • A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
    • A61L2/03—Electric current
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2202/00—Aspects relating to methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects
    • A61L2202/10—Apparatus features
    • A61L2202/14—Means for controlling sterilisation processes, data processing, presentation and storage means, e.g. sensors, controllers, programs

Definitions

  • Antimicrobial treatment method using a device comprising a percolating network of nanowires, and product comprising the device
  • the present invention relates to the field of antimicrobial treatment methods and devices. It finds a particularly advantageous application in the field of antimicrobial treatment of packaging, medical devices and touch systems.
  • antimicrobial devices offered today in the medical and packaging industries.
  • antimicrobial and non-implantable products such as dressings, catheters or compression garments.
  • implantable antimicrobial products such as sutures or implants.
  • Another area of antimicrobial applications is the food packaging sector, such as plastic packaging, packaging made of biopolymer, paper or cardboard.
  • These products usually include an antimicrobial agent, of which there are several types.
  • chemical antimicrobial agents were mainly used on an industrial scale. These chemical agents are for example oxidants such as iodine and chlorine, quaternary ammoniums such as cetylpyridinium chloride, alcohols such as ethanol and isopropanol.
  • oxidants such as iodine and chlorine
  • quaternary ammoniums such as cetylpyridinium chloride
  • alcohols such as ethanol and isopropanol.
  • these agents are toxic. They induce a large quantity of effluents to be treated and significant pollution of the environment.
  • Silver nanoparticles in particular silver, copper or zinc, and their associated ions are mainly used industrially for their antimicrobial properties. These compounds are considered an alternative to antibiotics (Marston, H.D. et al., Antimicrobial Resistance, JAMA 2016, 316, 119). Silver nanoparticles have been the most widely used in recent decades. Its bactericidal effects have been observed in particular on Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Bacillus cereus, Listeria innocua, and Salmonella choleraesuis.
  • Nanoparticles are however likely to release them into the surrounding environment, for example into food or on/in the body.
  • Some studies show that nanoparticles are toxic to human cells because they act on physiological and biological targets similar to bacteria, such as DNA and proteins. It has been shown that a concentration of nanoparticles around 5 to 10 pg/mL is toxic in eukaryotic cells (Slavin, Y. N et al., Metal nanoparticles: understanding the mechanisms behind antibacterial activity, J Nanobiotechnol 2017, 15, 65).
  • Document CN 111 388 699 A describes a filtering screen comprising a base cloth, a silver-based printed circuit and ultraviolet light sources.
  • Document CN 108 796 827 A describes a nonwoven antibacterial fabric comprising silver nanowires.
  • Document CN 210 183 572 U describes a flexible antibacterial car cushion.
  • An object of the present invention is therefore to provide a solution improving the antimicrobial treatment of an environment, and in particular to limit the unwanted release of antimicrobial agents into the surrounding environment.
  • an antimicrobial treatment method is provided using a device comprising:
  • nanowires deposited on at least one face of a substrate, the nanowires being based on or made of at least one, and preferably only one, electrically conductive metallic material, the nanowires being covered with a layer protection intended to be in contact with an surrounding environment comprising microbes,
  • the method comprises at least one supply of electric current to the network of nanowires by an electric power source electrically connected to the at least one electrode, to heat the network of nanowires by Joule effect so as to cause the migration of species from metallic material from the nanowires, through the protective layer, and their release into the surrounding environment.
  • the supply of electrical current to the network of nanowires by the electrical power source comprises a modulation in time of at least one parameter among the voltage and the intensity of the current.
  • the device comprising a network of nanowires, the risk of release into the environment is minimized compared to the use of nanoparticles.
  • the protective layer makes it possible to increase the thermal, electrical and chemical stability of the nanowires, thus considerably increasing the lifetime of the device.
  • the protective layer in particular protects the metallic nanowires from the surrounding environment and in particular from oxidation.
  • the protective layer also avoids the morphological instabilities of the nanowires, for example spheroidization, which can be induced for example under the effect of temperature or electric current, these instabilities limiting the antimicrobial treatment by the nanowires.
  • the release of species from the metallic material, playing the role of antimicrobial agent is induced by the modulation of the electrical supply of the network of nanowires, and more particularly the fact that one can at least supply or not the network.
  • the antimicrobial treatment is thus made active on demand.
  • agent load antimicrobial is controlled and modulated over time. Therapy can be activated and controlled based on powering or stopping power to the device. Since the current induces the migration of species from the metallic material, and their release into the surrounding medium, the charge of antimicrobial agent is sufficient for an effective antimicrobial treatment when the device is powered. When the device is not in use, the device is not powered. The release of antimicrobial agent is then minimized with respect to its use, or even avoided.
  • the antimicrobial treatment is thus improved compared to existing solutions, based on a passive and permanent diffusion of metallic species into the surrounding environment, since the release of metallic species into the surrounding environment is controlled.
  • the release of antimicrobial agent and therefore the pollution generated are minimized. Furthermore, the risk of the development of resistance of microbes to the antimicrobial agent can be minimized, by distinguishing phases of use of the device when antimicrobial treatment is required, and phases of non-use where the quantity of antimicrobial agent released is at least reduced, if not negligible.
  • the lifetime of the device is increased because the consumption of the metal reserve formed by the nanowires is controllable.
  • the treatment process is thus made more sustainable and its cost is reduced.
  • a second aspect relates to a product comprising a device comprising a percolating network of nanowires and deposited on at least one face of a substrate, the nanowires being based on or made of at least one electrically conductive metallic material, the nanowires being covered with a protective layer, the protective layer being intended to be in contact with an surrounding medium comprising microbes.
  • the device comprises at least one electrode electrically connected to the network of nanowires, capable of being electrically connected to an electrical power source, the device being configured so that the network of nanowires is capable of being heated by the Joule effect in such a way to cause the migration of species from the metallic material from the nanowires and through the protective layer.
  • the device is configured to cooperate with the electrical power source so as to, during use of the device, modulate the electrical current to modulate the migration of species from the metallic material.
  • the product has the advantages of the device previously stated.
  • the product thus exhibits improved antimicrobial activity compared to existing solutions.
  • the lifetime of the antimicrobial activity of the product is increased.
  • Her Use is further made safer by providing effective antimicrobial activity on demand, while minimizing unwanted release of antimicrobial agent.
  • FIG. 1A represents an overall view of a product comprising the device according to an exemplary embodiment.
  • Figure 1B shows a cross-sectional view of the product shown in Figure 1A.
  • FIG. 2 illustrates the operating principle of the device, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 represents the steps of the antimicrobial treatment method, according to an exemplary embodiment.
  • FIGS 4A and 4B schematically illustrate the antimicrobial action of the device, according to two embodiments of the method.
  • Figure 5 illustrates the example in which the product comprising the device is a dressing.
  • Figure 6A illustrates the example that the product comprising the device is a suture.
  • Figure 6B is a cross-sectional view of the suture illustrated in Figure 6A.
  • Figure 7 illustrates the example that the product comprising the device is a touch screen.
  • Figure 8 illustrates the example that the product comprising the device is a microfluidic system.
  • the method comprises at least one stoppage of the supply of electrical current from the nanowire network
  • the migration of species from the metallic material takes place through the protective layer to an outer face of the protective layer;
  • the power supply is discontinuous.
  • the power supply may comprise a succession of supplying and not supplying current to the device.
  • the electric current supplies the device continuously over an interval of time, said parameter being variable over this interval;
  • the modulation of the at least one parameter comprises at least a first state in which the at least one parameter is zero, so that the network is not powered, and at least a second state in which the at least a parameter is non-zero, so the network is powered;
  • the modulation of the at least one parameter comprises at least two non-zero and mutually distinct values of the at least one parameter, so as to induce two flows of distinct migration intensities species from the metallic material;
  • the modulation is configured so that the supply of electric current to the network is discontinuous so as to supply the network in a discontinuous manner, for example at different or regular time intervals.
  • the modulation may include a plurality successively in time of one of the first state and the second state, and the other of the first state and the second state. Between two first states, the at least one parameter can be equal or different;
  • the method further comprises at least one measurement of a data function of a quantity of microbes present in the surrounding environment;
  • the electric current supply of the network of nanowires is a function of said measured data, said data being for example a measured quantity of microbes.
  • the load of antimicrobial agent released into the surrounding environment can be adjusted to the need for disinfection.
  • one parameter among the voltage and the intensity of the electric current is modulated according to said datum;
  • the surrounding medium comprising microbes is a solid medium, such as the substrate, or a gaseous medium, such as an atmosphere, for example the ambient atmosphere, or liquid;
  • the substrate of the device is impermeable to liquids, preferably at least when it is subjected to a pressure of less than 2 bars;
  • the substrate of the device is for example not liquid-tight, for example the substrate is a cellulose-based substrate, for example the substrate is a paper-based substrate;
  • the substrate of the device is impermeable to an aqueous medium, for example impermeable to water;
  • the network of nanowires of the device has an electrical surface resistance of less than 10,000 ⁇ /square at room temperature
  • the network of nanowires has a light ray transmission coefficient greater than 60% for a wavelength of 550 nm;
  • the network of nanowires has a light ray transmission coefficient of less than 60% for a wavelength of 550 nm;
  • the at least one metallic material of the nanowires is chosen for example from the following metals: copper, zinc, iron, gold, aluminum and preferably silver;
  • the nanowires are based on or made of several metals, for example the nanowires are bimetallic;
  • the protective layer is based on at least one of an oxide, a nitride, a carbide, a material comprising the element carbon, a fluoride and a polymer;
  • the protective layer can be inorganic, organic or an organic and inorganic hybrid.
  • the protective layer is hybrid, and even more preferably the protective layer is inorganic.
  • the stability of the protective layer with temperature is increased;
  • the protective layer is less electrically conductive than the metallic material of the nanowires.
  • the protective layer is electrically insulating;
  • the nanowires are completely covered by the protective layer.
  • the nanowires are not directly in contact with the surrounding medium and the microbes;
  • the protective layer may comprise one or more films superimposed
  • the protective layer has a thickness of between 2 nm and 1 ⁇ m, preferably between 10 and 500 nm and even more preferably substantially equal to 50 nm.
  • the protective layer may have a thickness substantially greater than 2 nm, preferably 10 nm, and preferably 50 nm.
  • the protective layer may have a thickness substantially less than 1 ⁇ m, preferably 500 nm, and preferably 200 nm, and preferably 100 nm;
  • the protective layer has a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is at least 10 times lower the concentration of species from the metallic material released into the surrounding medium, when the network of nanowires is supplied with current; preferably the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is zero when the network of nanowires is not supplied with current,
  • the protective layer forms a conformal deposit on the surface of the nanowires
  • the protective layer has a thickness less than the diameter of the nanowires.
  • the thermal, electrical and chemical stability of the nanowires is thus increased while facilitating the release into the environment of species from the metallic material, by increasing the permeability of the protective layer compared to a thicker layer,
  • the protective layer has a thickness greater than the diameter of the nanowires. This makes it possible in particular to reduce the roughness of the protective layer,
  • the protective layer can cover at least partially, and preferably completely, the nanowires
  • a quantity per unit area of nanowires in the network is between 0.01 and 1 gm -2 , preferably substantially equal to 0.1 gm -2 .
  • the device comprises at least one pair of electrodes electrically connected to the network of nanowires.
  • the electrodes of a pair can be arranged on either side of the network of nanowires along one of its dimensions in a plane parallel to the main extension plane of the substrate.
  • the product being chosen from a microfluidic system, a tactile interface, a surface for example intended to be used in a public place, a medical device, for example a mask, and packaging;
  • the product comprises an on-board electrical power source electrically connected to at least one electrode;
  • the device has at least one dimension between about ten micrometers and several tens of decimeters;
  • the protective layer has a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is at least 10 times lower the concentration of species from the metallic material released into the surrounding medium, when the network of nanowires is supplied with current; preferably the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is zero when the network of nanowires is not supplied with current;
  • the protective layer has a thickness of between 2 nm and 1 ⁇ m, preferably between 10 and 500 nm and even more preferably substantially equal to 50 nm.
  • the protective layer may have a thickness substantially greater than 2 nm, preferably 10 nm, and preferably 50 nm.
  • the protective layer may have a thickness substantially less than 1 ⁇ m, preferably 500 nm, and preferably 200 nm, and preferably 100 nm;
  • the protective layer forms a conformal deposit on the surface of the nanowires
  • the protective layer has a thickness less than the diameter of the nanowires.
  • the thermal, electrical and chemical stability of the nanowires is thus increased while facilitating the release into the environment of the species resulting from the metallic material, by increasing the permeability of the protective layer compared to a thicker layer;
  • the protective layer has a thickness greater than the diameter of the nanowires. This makes it possible in particular to reduce the roughness of the protective layer;
  • the protective layer can cover at least partially, and preferably totally, the nanowires.
  • the method may include any step resulting from the implementation of a characteristic of the device and/or of the product comprising it.
  • the product may include any feature of the device described with reference to the process, and any feature allowing the implementation of a step of the process.
  • microbe denotes any microorganism, and more particularly potentially pathogenic microorganisms and viruses.
  • Microorganisms can include bacteria, fungi, protozoa, microscopic algae.
  • nanowires designates a micromaterial or nanomaterial formed of objects of which at least one of the dimensions is between 1 and 1000 nanometers (nm), preferably between 1 and 200 nm.
  • the nanowires typically have a diameter of between 10 and 200 nm and a length of a few microns ( ⁇ m), or even several tens or hundreds of microns.
  • the micro or nanomaterial is typically made up of at least 50% by number of objects, at least one of whose dimensions falls within the ranges indicated.
  • a parameter “substantially equal/greater/less than” a given value means that this parameter is equal/greater/less than the given value, to plus or minus 10% close to this value.
  • a parameter “substantially between” two given values means that this parameter is at least equal to the smallest given value, to plus or minus 10%, close to this value, and at most equal to the largest given value, plus or minus 10%, close to this value.
  • the term “over”, “overcomes”, “covers” or “underlying” or their equivalents do not necessarily mean “in contact with”.
  • the deposition of a first layer on a second layer does not necessarily mean that the two layers are directly in contact with each other, but it does mean that the first layer at least partially covers the second layer. by being either directly in contact with it, or by being separated from it by at least one other layer or at least one other element.
  • a layer or an element based on a material A we mean a layer or an element comprising this material A and possibly other materials.
  • the thicknesses are generally measured according to directions perpendicular to the tangent to the surface of the face of the object or of the substrate on which the layer is arranged, this tangent being able for example to be included in the plane of the upper face of the object or of the substrate.
  • the thicknesses are generally taken in a vertical direction in the cross-sectional views shown.
  • the thickness of a layer covering one side of a pattern is taken in a direction perpendicular to this side.
  • “Compliant” means a layer geometry that has the same thickness, within manufacturing tolerances, an identical thickness despite changes in layer direction, for example at the sidewalls of a pattern.
  • the device 1, the method 2 using it, and the product 3 comprising the device 1 are now described with reference to FIGS. 1A to 8, according to several example embodiments.
  • device 1 comprises a percolating network 10 of nanowires 100.
  • Nanowires 100 are based, and preferably made of at least one, and preferably only one, metallic material. This material is electrically conductive.
  • the network 10 is deposited on the surface of a substrate 11, for example on its upper face 110.
  • the device 1 also comprises at least one electrode 12 electrically connected to the network 10 of nanowires 100.
  • the device 1 comprises a pair of electrodes 12 electrically connected to the network 10, for example at the edge 102 of the network 10.
  • the electrodes 12 are preferably arranged at opposite edges 102 of the network 10 along one of its dimensions in a plane parallel to the main extension plane of substrate 11.
  • the nanowires 100 are covered with a protective layer 101.
  • the protective layer 101 is directly in contact with the nanowires 100.
  • the protective layer 101 makes it possible in particular to increase the thermal stability, electrical and chemical properties of the nanowires 100. More particularly, at least 80%, preferably at least 90%, and more preferably at least 99% of the accessible surface of the nanowires 100 of the network 10 is covered by the protective layer 101.
  • the nanowires 100 are arranged so as to create at least one, and preferably a plurality of continuous electrical paths in the network 10.
  • the nanowires 100 are arranged in such a way that they allow the transport of electrons between the electrodes 12 of the device 1.
  • This arrangement can be obtained by the random dispersion of the nanowires 100 on the substrate 11.
  • This arrangement can be obtained by the non-random dispersion of the nanowires 100 on the substrate 11, for example deposition with an alignment according to at least one and preferably two directions perpendicular to the surface of the substrate 11 .
  • the device 1 can be electrically connected to a power source 30, connected to the electrodes 12 of the device 1. A voltage can be applied between the electrodes 12 by the power source 30.
  • the nanowires 100 are then heated by the Joule effect, which induces a migration of species 100' from the metallic material from the nanowires 100 through the protective layer 101, to the outer surface of the layer 101
  • the species 100' from the metallic material are then in contact with the surrounding medium 4.
  • These species 100' can be in the form of metallic ions or metallic atoms or groups of metallic atoms, comprising for example a lower number to about ten atoms.
  • these species 100' diffuse through the protective layer 101 and arrive at the surface of the protective layer 101, as illustrated by the arrows F1 in FIG. 2.
  • These species 100' can remain on the surface of the network 10 and/or diffuse into the surrounding medium 4, comprising microbes 40.
  • the surrounding medium is liquid, these species 100' can diffuse into the medium 4.
  • the surrounding medium 4 is gaseous, like the ambient air for example, these species 100' can mostly remain in contact with the network 10.
  • the 100' species from the metallic material act as an antimicrobial agent.
  • the surrounding environment 4 and/or the surface of the network 10 can be disinfected from microbes. Thanks to the use of a network 10 of percolating nanowires 100 , this antimicrobial treatment can also be carried out without releasing nanoparticles into the surrounding environment 4. The toxicity of the device 1 is thus minimized compared to existing solutions.
  • the antimicrobial activity can be controlled via the application of an electric voltage and thanks to the presence of the protective layer 101, of controlled nature and thickness, making it possible to deliver one or more defined quantities of antimicrobial agent over time. .
  • the effectiveness of the antimicrobial treatment linked to the concentration of species 100′ on the surface of the protective layer 101 and/or in the surrounding medium 4, is therefore adjustable by the Joule effect and depends on the voltage applied to the electrodes 12 of the device 1 and the nature/thickness of the protective layer 101. Since the antimicrobial properties can be modulated over time, the lifetime of the device is also increased. Indeed, the antimicrobial treatment can be activated only when it is necessary, and not necessarily continuously as is the case for solutions with passive diffusion of antimicrobial agent. To control the antimicrobial activity as illustrated in FIG.
  • the power source 30a and/or the device 1 can cooperate with a control device 30b making it possible to regulate the power supply 20 of the network 10, for example between at least one state supplied and at least one non-supplied state, and/or between different supply states, between which the voltage and/or the current intensity are different.
  • the control device 30b preferably comprises a memory 302 and is supplied with electricity to control the modulation 201 of the electric current.
  • the control device 30b can comprise for example at least one circuit and/or at least one processor 301, and optionally a memory 302 so as to store a history of the power supply states, and/or a means of communicating the state power supply to a memory, server or remote computer.
  • the method 2 can comprise the supply 23 of the device 1.
  • the device 1 can be placed on a second substrate or an object to be disinfected.
  • the substrate 11 of the device 1 and the object to be disinfected can be superposed or confused.
  • the object to be disinfected can be an object placed in contact with the grating 10, for example on a face of the grating 10 opposite to the substrate 11 of the device.
  • the method 2 comprises at least one electric current supply 20 to the network 10 of nanowires 100 by the power source 30.
  • the electric current supply to the network 10 of nanowires 100 by the power source 30a comprises at least one modulation 201 over time of the voltage and/or the intensity of the current applied to the network 10.
  • the antimicrobial treatment by the device can be modulated according to need.
  • the device 1 and/or the power source can more particularly be configured so that a voltage of a few volts applied to the device induces heating by the Joule effect of the network to a temperature lower than or substantially equal to a value between 45°C and 50°C. This temperature is advantageously lower than a biological tissue lesion temperature, for example for an incorporation of the device 1 on or in a medical device, described later.
  • the electric current supply can be discontinuous, and therefore comprise a succession of power supply 20 and stoppage 21 of the current supply to the device 1.
  • the treatment process can be carried out as needed, for example at regular time intervals, to ensure regular disinfection.
  • the treatment process can be done at different time intervals and/or at the asked.
  • the current or voltage applied to device 1 between different power supplies 20 may vary or be equal.
  • the electric current supply frequency can be constant over time, or variable. For example, a first frequency can be provided during the day, and a second frequency during the night, the disinfection frequency during the day being greater than that at night.
  • the electric current can supply the device 1 continuously over a time interval, the intensity and/or the voltage applied being non-zero. and variable over this interval.
  • the intensity or the tension can be increasing, decreasing, or be adapted to form several phases of increase or decrease.
  • the intensity and/or the voltage can have at least two predefined and non-zero discrete values, preferably three.
  • the intensity and/or the voltage can be non-zero and vary continuously.
  • FIG. 4B representing the voltage applied 5 to the device 1 and the resulting antimicrobial activity 6, the voltage applied, the voltage 5 applied to the device can be increasing with time, to induce an increasing antimicrobial activity in the time.
  • Method 2 can also comprise one or more measurements 22 of a datum depending on the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected.
  • the data depending on the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected may be the presence or absence of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected.
  • the data depending on the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected can be proportional to the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected.
  • an optical measurement of the turbidity of the surrounding medium 4 can be carried out.
  • the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected is directly measured.
  • the voltage and/or the intensity of the current can be adapted 201 as a function of this measured quantity.
  • the load of antimicrobial agent released into the surrounding environment 4 can thus be adjusted to the need for disinfection, avoiding either releasing too little antimicrobial agent and therefore obtaining an ineffective treatment, or releasing too much antimicrobial agent and therefore generating pollution and/or possible resistance of microbes.
  • the data function of the quantity of microbes in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected can be a function of a parameter linked to an anticipated quantity of microbes.
  • the parameter may be an environmental parameter capable of inducing microbial growth.
  • the parameter can be the temperature, or the pH.
  • the parameter may be a temperature increase, in particular a temperature increase capable of inducing microbial growth, for example an increase in body temperature or even an increase in the temperature of the substrate 11 or of the product 3. Antimicrobial treatment can thus be preventive.
  • This parameter can be measured by a sensor, for example a temperature sensor or a pH probe.
  • the power source 30a and/or the control device 30b can be connected to a device 31 for measuring microbial contamination and/or the aforementioned parameter, as illustrated by FIG. 1A.
  • the measurement 22 of this datum and the consequent variation of the intensity or the voltage of the current can be managed automatically and autonomously by a program, without requiring the intervention of an operator, for example via the control device 30b .
  • the antimicrobial treatment method 2 can thus be automated.
  • measurement 22 can be made in parallel with process 2.
  • the voltage and/or the current intensity can thus be adapted 201 in real time.
  • Device 1 can be powered by power source 30a as soon as the measured microbial quantity exceeds a threshold value.
  • one or more measurements 22 can be made prior to the power supply of the network 10, for example during a measurement collection phase 22 prior to the installation of the device 1.
  • the surrounding medium 4 can be liquid and/or gaseous, such as ambient air.
  • the device 1 being supplied with electric current, an accumulation of species 100 'from the metallic material can be induced to disinfect the surface of a product 3 comprising the device 1 and / or a surface in contact with the network 10, for example the skin of a patient when the product 3 is a dressing.
  • the substrate 11 of the device 1 is liquid-tight, preferably at least when it is subjected to a pressure of less than 2 bars.
  • the method can be free of circulation of the surrounding environment 4 through the device 1, and more particularly through the network 10. The lifetime and the integrity of the device 1 during its use can thus be further improved. .
  • Device 1 can be incorporated into various products for which an antimicrobial treatment is sought.
  • the product 3 can be a surface intended to be handled and/or touched, for example intended to be used in a public place, such as an access ramp.
  • Product 3 may be a medical device not implantable, for example a dressing as shown in FIG. 3, a catheter, a mask, for example of the surgical mask type, or a compression garment.
  • Product 3 can be an implantable medical device.
  • product 3 is an implant covered by device 1.
  • Device 1 can be electrically connected to an external power source or configured to be implanted.
  • the product 3 is a suture thread, as for example illustrated in FIGS. 6A and 6B.
  • the network 10 of nanowires 100 can be arranged on the outer periphery of the wire.
  • the wire can for example be electrically connected to a power source 30a by electrodes 12 connected to the suture.
  • the product 3 can be packaging, for example medical or food packaging.
  • the packaging may be based on at least one plastic material, a biopolymer such as cellulose, for example the packaging is at least partly made of paper and/or cardboard.
  • At least one face of the packaging may be at least partially covered by the network 10 of nanowires 100.
  • the face of the packaging intended to contain an object, such as food or a medical device is at the less partially covered, preferably completely covered by the network 10 of nanowires 100.
  • the device 1 after having packaged the object, the device 1 can be electrically powered to decontaminate its contents.
  • Product 3 can be a touch system or interface, as shown in Figure 7. Disinfection of touch systems can be critical, especially for objects handled frequently and/or by many users. Touch systems can indeed be an important vector for the spread of microbes. According to one example, the product 3 can be a touch screen, for example a screen that can be viewed in an operating room, a mobile phone, or even a tablet.
  • the product 3 can be a microfluidic system, as illustrated by way of example in FIG. 8.
  • the microfluidic system can comprise microfluidic channels 32 configured for chemical and/or biological analyses. This type of microfluidic system is commonly designated by the English term “lab-on-a-chip”.
  • array 10 of device 1 may be placed at a sample loading portion of a microfluidic channel 32.
  • device 1 may be activated to decontaminate a sample prior to its analysis, to limit the interactions between an analysis and the microbes 40.
  • the wall of a microfluidic channel 32 can be covered by the network 10, so that after the passage of a sample in the channel 31, the device 1 can be activated to decontaminate the channel 31 before the passage of a next sample.
  • the device 1 thus makes it possible to minimize cross-contamination.
  • Product 3 may be a single-use microfluidic system.
  • the wall of a microfluidic channel 32 can be covered by the network 10, so that before a sample passes through the channel 31, the device 1 can be activated to ensure decontamination of the channel 31 and thus minimize the risk of error.
  • the shape and size of the device 1 can vary, in particular according to the applications. At least one or even each dimension of the device 1 can be between several tens of micrometers to several decimeters.
  • the product 3 may comprise an on-board power source 30a, and preferably also a control device 30b.
  • the power source 30a can comprise a battery, rechargeable or not, and in addition or as an alternative an energy recovery system.
  • the energy harvesting system may include at least one of a mechanical energy converter, for example comprising a piezoelectric element, a magnetic energy converter, a chemical energy converter, for example a biofuel cell, and a 'thermal energy.
  • the power source 30a can be connected to the device by connection cables 300.
  • a plurality of nanowires 100 can be distributed randomly on the surface of the substrate 11.
  • the nanowires 100 are preferably entangled with each other, which limits their separation from the device 1 and therefore their release into the medium. surrounding 4.
  • the use of a percolating grating 10 is particularly advantageous for allowing electrical conductivity along the grating 10 while making it possible to retain sufficient transparency for optical applications, such as on the surface of a tactile system, and also mechanical flexibility.
  • the network 10 is electrically powered to allow the diffusion of the species 100' from the metallic material from the nanowires 100, the amount of metal required per unit area can be reduced. It is indeed possible to have a reduced quantity of metal in the network compared to existing solutions and nevertheless a sufficient load of antimicrobial agent delivered.
  • a quantity greater than 0.01 g.rrr 2 allows the network 10 of nanowires 100 to be percolating.
  • a quantity of less than 1 g.rrr 2 ensures sufficient flexibility of the network 10 to prevent it from breaking when handling the device 1 and/or a product 3 comprising it, and limits the cost of the device 1.
  • the quantity of nanowires 100 per unit area is substantially equal to 0.1 gm -2 , a good compromise is found between the transparency of the network 10 and the usable metal reserve.
  • the nanowires 100 are based on, or preferably made of, at least one metallic material.
  • This metallic material can be chosen from copper, zinc, iron, gold, aluminum and preferably silver.
  • the nanowires 100 can be based on, or preferably made of several metallic materials.
  • the nanowires 100 can be bimetallic, for example based on or made of CuAg, CuNi.
  • the transparency notably decreases in a substantially linear manner with the increase in the mass surface density of the grating 10 which is expressed in grams per square meter (gm ⁇ 2 ).
  • the network 10 of nanowires 100 can have a transmission coefficient greater than 60% for a wavelength of 550 nm.
  • the network can in particular be used for applications, for example in a product of the screen type, of transparent film placed on a computer keyboard, a telephone or even as a film which is not very visible on opaque surfaces, for example on frequently handled surfaces, such as as door and window handles. This value can in particular be obtained for a quantity of nanowires 100 per unit area of less than 0.3 g.nr 2 .
  • the nanowires 100 in the network 10 are sintered, preferably prior to their covering by the protective layer 101.
  • the nanowires are then welded together.
  • the mechanical and electrical interconnection of the nanowires 100 in the network 10 is thus improved.
  • the network 10 of nanowires 100 has, at room temperature, an electrical resistance of less than 10 4 Q measured between two points separated by a distance of one centimeter.
  • the resistance of the network can be adapted according to the metal used, the quantity per surface unit of the nanowires 100 and their sintering.
  • the network 10 of nanowires 100 has an electrical resistance of between 0.1 Q and 10 4 Q.
  • the network may have a surface electrical resistance of less than 10,000 Q/square (commonly designated by Q/n or Q/sq ).
  • the surface resistance makes it possible to overcome the dimensions of the device and also the contact resistances between the tips and the sample. It corresponds to the resistance of network 10 divided by its aspect ratio (its length divided by its width taken in the main extension plane of the network).
  • the grating 10 preferably has mechanical flexibility with a radius of curvature without significant rupture of the grating 10 being able to reach 1 mm. Under the application of a stretching force of the grating 10, the grating 10 can have an extension capacity that can go up to a few tens of % of its initial length. One and/or other of its characteristics is particularly advantageous for a product such as packaging, medical devices and tactile systems.
  • the protective layer 101 makes it possible to increase the thermal, electrical and chemical stability of the nanowires 100.
  • the protective layer 101 is also configured to be permeable to the species 100' originating from the metallic material, at least during the current supply to device 1.
  • the nature and thickness e i of thin layer 101 can be adapted according to the voltage to be applied to network 10, its ability to let species 100 'from the metallic material diffuse and the efficacy of the desired antimicrobial activity.
  • the protective layer 101 may have a permeability to silver which will vary according to the chemical nature, the deposition conditions and the thickness of the layer 101. The value of the permeability of the protective layer 101 can more particularly be adjusted from so as to optimize the operation of the device for the intended application. The reference temperature used will also depend on the device and the fluid with which the device is in contact, as well as on the intended application.
  • Protective layer 101 may be less electrically conductive than the metallic material of nanowires 100. Preferably, protective layer 101 is electrically insulating.
  • the protective layer 101 can be inorganic, organic or an organic and inorganic hybrid.
  • the protective layer 101 can be based on at least one of an oxide, a nitride and a carbide, for example metal, a material comprising the element carbon, a fluoride and a polymer.
  • the protective layer 101 can be based on at least one of oxides of zinc, aluminum such as alumina, tin and titanium, more particularly of formula ZnO, Al2O3, SnC>2, "I ⁇ O2 Other materials can be envisaged, such as nanocellulose, or even metallo-organic networks (commonly designated in English by metalorganic frameworks, abbreviated MOF).
  • the protective layer 101 may have a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is at least 10 times lower than the concentration species from the metallic material released into the surrounding environment, when the network of nanowires is supplied with current.
  • the protective layer 101 may have a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding medium is substantially zero. . Thus, the unwanted release of antimicrobial agent into the surrounding environment is further minimized.
  • the protective layer may have a thickness less than or equal to 100 ⁇ m.
  • the protective layer may have a thickness greater than or equal to 2 nm.
  • the protective layer 101 may have a thickness substantially between 2 nm and 1 ⁇ m, preferably between 10 and 500 nm, preferably between 10 and 200 nm and even more preferably substantially equal to 50 nm or 100 nm.
  • a thickness of 2 nm ensures substantially complete coverage of the nanowires with respect to the surrounding medium.
  • a thickness of less than 400 nm ensures good permeability of the species originating from the metallic material through the protective layer, during the electrical supply.
  • a thickness between 10 and 200 nm, preferably between 10 and 100 nm, and even more preferably substantially equal to 50 nm, constitutes a good compromise between the stabilization of the metallic material of the nanowires 100 and a good permeability of the species 100' from the material metal through the protective layer 101, during the power supply.
  • the protection of the nanowires 100 from the surrounding environment 4 is improved, while allowing effective antimicrobial treatment.
  • the protective layer 101 is preferably compliant, that is to say that the layer 101 has, within manufacturing tolerances, an identical thickness despite the changes in direction. of the surface of the nanowires 100.
  • the substrate 11 can be based on at least one synthetic or natural polymer, for example paper, glass, metal, or ceramic. According to one example, the substrate 11 can be an adhesive substrate 11, allowing the device 1 to adhere to an object when it is placed 24 on the object.
  • the nanowires 100 can be deposited on the substrate 11.
  • an organic suspension for example in ethanol or isopropanol, or aqueous of nanowires 100 can be deposited initially by spray deposition (commonly referred to by the English term “ spray-coating”), by spin-coating (commonly referred to as “spin-coating”) or by coating.
  • the nanowires 100 can then be sintered, in particular by thermal annealing or by plasma treatment.
  • the protective layer 101 can be deposited by deposition of atomic layers (commonly referred to by the English term “atomic layer deposition”), spatial or not, by electrochemical deposition, by spin-coating, spray-coating or by printing. .
  • the electrodes 12 can be connected to the network 10 after or preferably before the deposition of the protective layer 101 .
  • the invention proposes a method and a product improving the antimicrobial treatment of an environment by a device comprising a network of silver nanowires, and in particular to increase the lifetime of the device, limit the undesired release of antimicrobial agent into the surrounding environment, and ensure effective antimicrobial treatment of the environment.
  • the invention is not limited to the embodiments described above and extends to all the embodiments covered by the invention.
  • the present invention is not limited to the examples described above. Many other variant embodiments are possible, for example by combining characteristics previously described, without departing from the scope of the invention.
  • the characteristics described in relation to one aspect of the invention can be combined with another aspect of the invention.
  • the method may include any step resulting from the implementation of a characteristic of the device and/or of the product comprising it.
  • the product may include any characteristic of the device described with reference to the method, and any characteristic allowing the implementation of a step of the method.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a method (2) for anti-microbial treatment using a device (1) comprising a network (10) of percolating nanowires (100), said nanowires (100) being based on at least one metallic material, and the nanowires (100) being covered by a protective layer (101) intended to be in contact with a surrounding environment (4) comprising microbes (40), and at least one electrode electrically connected to the network (10) of nanowires (100). The method comprises at least a step of supplying power from a power source to the network of nanowires (100) to heat said network of nanowires (100) through the Joule effect so as to result in species (100') from the metallic material migrating from the nanowires (100) through the protective layer (101) and being released into the surrounding environment (4).

Description

« Procédé de traitement antimicrobien utilisant un dispositif comprenant un réseau percolant de nanofils, et produit comprenant le dispositif » "Antimicrobial treatment method using a device comprising a percolating network of nanowires, and product comprising the device"
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
La présente invention concerne le domaine des procédés et dispositifs de traitement antimicrobien. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine du traitement antimicrobien d’emballage, de dispositifs médicaux et de systèmes tactiles. The present invention relates to the field of antimicrobial treatment methods and devices. It finds a particularly advantageous application in the field of antimicrobial treatment of packaging, medical devices and touch systems.
ETAT DE LA TECHNIQUE STATE OF THE ART
Malgré le progrès de l’hygiène dans les secteurs biomédical, environnemental et industriel, les infections microbiennes demeurent une des causes principales d’infections et constituent au niveau mondial un défi majeur de santé publique à relever. En Afrique, par exemple, elles sont encore à l’origine de plus de 50% des décès (Jones, K.E., et al. Global trends in emerging infectious diseases, Nature 2008, 451 , 990-993). Despite progress in hygiene in the biomedical, environmental and industrial sectors, microbial infections remain one of the main causes of infections and constitute a major public health challenge worldwide. In Africa, for example, they are still the cause of more than 50% of deaths (Jones, K.E., et al. Global trends in emerging infectious diseases, Nature 2008, 451, 990-993).
Il existe des dispositifs antimicrobiens proposés aujourd’hui dans les secteurs du médical et de l’emballage. Dans le secteur médical, on trouve aujourd’hui des produits antimicrobiens et non implantables, tels que les pansements, les cathéters ou les vêtements de compression. Il existe également des produits antimicrobiens implantables tels que les sutures ou les implants. Un autre domaine d’applications antimicrobiennes est le secteur de l’emballage alimentaire, tels que les emballages plastiques, les emballages en biopolymère, en papier ou en carton. Ces produits comprennent généralement un agent antimicrobien, dont il existe plusieurs types. There are antimicrobial devices offered today in the medical and packaging industries. In the medical sector, today there are antimicrobial and non-implantable products, such as dressings, catheters or compression garments. There are also implantable antimicrobial products such as sutures or implants. Another area of antimicrobial applications is the food packaging sector, such as plastic packaging, packaging made of biopolymer, paper or cardboard. These products usually include an antimicrobial agent, of which there are several types.
Jusqu’à une époque récente, les agents chimiques antimicrobiens ont été majoritairement utilisés à l’échelle industrielle. Ces agents chimiques sont par exemple des oxydants tels que l’iode et le chlore, des ammoniums quaternaires tel que le chlorure de cétylpyridinium, des alcools tels que l’éthanol et l’isopropanol. Ces agents sont toutefois toxiques. Ils induisent une quantité importante d’effluents à traiter et une pollution importante de l’environnement. Until recently, chemical antimicrobial agents were mainly used on an industrial scale. These chemical agents are for example oxidants such as iodine and chlorine, quaternary ammoniums such as cetylpyridinium chloride, alcohols such as ethanol and isopropanol. However, these agents are toxic. They induce a large quantity of effluents to be treated and significant pollution of the environment.
Aujourd’hui, les nanoparticules métalliques, notamment d’argent, de cuivre ou de zinc, et leurs ions associés sont majoritairement utilisés industriellement pour leurs propriétés antimicrobiennes. Ces composés sont considérés comme une alternative aux antibiotiques (Marston, H.D. ét al., Antimicrobial Resistance, JAMA 2016, 316, 119). Les nanoparticules d’argent ont été les plus utilisées depuis les dernières décennies. Ses effets bactéricides ont notamment été observés sur Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Bacillus cereus, Listeria innocua, et Salmonella choleraesuis. Today, metallic nanoparticles, in particular silver, copper or zinc, and their associated ions are mainly used industrially for their antimicrobial properties. These compounds are considered an alternative to antibiotics (Marston, H.D. et al., Antimicrobial Resistance, JAMA 2016, 316, 119). Silver nanoparticles have been the most widely used in recent decades. Its bactericidal effects have been observed in particular on Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Bacillus cereus, Listeria innocua, and Salmonella choleraesuis.
Les dispositifs comprenant des nanoparticules métalliques sont toutefois susceptibles de les relarguer dans le milieu environnant, par exemple dans les aliments ou sur/dans le corps. Certaines études montrent que les nanoparticules sont toxiques pour les cellules humaines car elles agissent sur des cibles physiologiques et biologiques semblables que pour les bactéries, tels que l’ADN et les protéines. Il a été montré qu’une concentration de nanoparticules autour de 5 à 10 pg/mL est toxique dans les cellules eucaryotes (Slavin, Y. N et al., Metal nanoparticles: understanding the mechanisms behind antibacterial activity, J Nanobiotechnol 2017, 15, 65). Devices comprising metallic nanoparticles are however likely to release them into the surrounding environment, for example into food or on/in the body. Some studies show that nanoparticles are toxic to human cells because they act on physiological and biological targets similar to bacteria, such as DNA and proteins. It has been shown that a concentration of nanoparticles around 5 to 10 pg/mL is toxic in eukaryotic cells (Slavin, Y. N et al., Metal nanoparticles: understanding the mechanisms behind antibacterial activity, J Nanobiotechnol 2017, 15, 65).
En alternative aux nanoparticules métalliques, il est connu du document Youxin Chen, et al., Highly flexible, transparent, conductive and antibacterial films made of spin-coated silver nanowires and a protective ZnO layer, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Volume 76, 2016, Pages 88-94, un dispositif pour le traitement antimicrobien comprenant un réseau de nanofils d’argent recouverts d’une couche de protection de ZnO de 5 nm d’épaisseur, déposés sur un substrat PET. L’activité antimicrobienne de ce dispositif reste toutefois perfectible. As an alternative to metallic nanoparticles, it is known from document Youxin Chen, et al., Highly flexible, transparent, conductive and antibacterial films made of spin-coated silver nanowires and a protective ZnO layer, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, Volume 76, 2016, Pages 88-94, a device for antimicrobial treatment comprising a network of silver nanowires covered with a protective layer of ZnO 5 nm thick, deposited on a PET substrate. However, the antimicrobial activity of this device can still be improved.
Le document CN 111 388 699 A décrit un écran filtrant comprenant une toile de base, un circuit imprimé à base d’argent et des sources de lumière ultra-violette. Document CN 111 388 699 A describes a filtering screen comprising a base cloth, a silver-based printed circuit and ultraviolet light sources.
Le document CN 108 796 827 A décrit un tissu antibactérien non tissé comprenant des nanofils d’argent. Document CN 108 796 827 A describes a nonwoven antibacterial fabric comprising silver nanowires.
Le document CN 210 183 572 U décrit un coussin souple antibactérien pour voiture. Un objet de la présente invention est donc de proposer une solution améliorant le traitement antimicrobien d’un milieu, et notamment pour limiter le relargage non désiré d’agents antimicrobiens dans le milieu environnant. Document CN 210 183 572 U describes a flexible antibacterial car cushion. An object of the present invention is therefore to provide a solution improving the antimicrobial treatment of an environment, and in particular to limit the unwanted release of antimicrobial agents into the surrounding environment.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés. The other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from a review of the following description and the accompanying drawings. It is understood that other benefits may be incorporated.
RESUME DE L’INVENTION SUMMARY OF THE INVENTION
Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect on prévoit un procédé de traitement antimicrobien utilisant un dispositif comprenant : To achieve this objective, according to a first aspect, an antimicrobial treatment method is provided using a device comprising:
- un réseau percolant de nanofils, déposé sur au moins une face d’un substrat, les nanofils étant à base ou faits d’au moins un, et de préférence un seul, matériau métallique électriquement conducteur, les nanofils étant recouverts d’une couche de protection destinée à être en contact avec un milieu environnant comprenant des microbes, - a percolating network of nanowires, deposited on at least one face of a substrate, the nanowires being based on or made of at least one, and preferably only one, electrically conductive metallic material, the nanowires being covered with a layer protection intended to be in contact with an surrounding environment comprising microbes,
- au moins une électrode électriquement connectée au réseau de nanofils. - at least one electrode electrically connected to the network of nanowires.
Le procédé comprend au moins une alimentation en courant électrique du réseau de nanofils par une source d’alimentation électrique reliée électriquement à l’au moins une électrode, pour chauffer par effet Joule le réseau de nanofils de façon à provoquer la migration d’espèces issues du matériau métallique depuis les nanofils, à travers la couche de protection, et leur libération dans le milieu environnant. L’alimentation en courant électrique du réseau de nanofils par la source d’alimentation électrique comprend une modulation dans le temps d’au moins un paramètre parmi la tension et l’intensité du courant. The method comprises at least one supply of electric current to the network of nanowires by an electric power source electrically connected to the at least one electrode, to heat the network of nanowires by Joule effect so as to cause the migration of species from metallic material from the nanowires, through the protective layer, and their release into the surrounding environment. The supply of electrical current to the network of nanowires by the electrical power source comprises a modulation in time of at least one parameter among the voltage and the intensity of the current.
Le dispositif comprenant un réseau de nanofils, le risque de relargage dans l’environnement est minimisé par rapport à l’utilisation de nanoparticules. La couche de protection permet d’augmenter la stabilité thermique, électrique et chimique des nanofils, augmentant ainsi considérablement la durée de vie du dispositif. La couche de protection protège notamment les nanofils métalliques du milieu environnant et notamment d’une oxydation. La couche de protection évite en outre les instabilités morphologiques des nanofils, par exemple la sphéroïdisation, qui peuvent être induites par exemple sous l’effet de la température ou du courant électrique, ces instabilités limitant le traitement antimicrobien par les nanofils. The device comprising a network of nanowires, the risk of release into the environment is minimized compared to the use of nanoparticles. The protective layer makes it possible to increase the thermal, electrical and chemical stability of the nanowires, thus considerably increasing the lifetime of the device. The protective layer in particular protects the metallic nanowires from the surrounding environment and in particular from oxidation. The protective layer also avoids the morphological instabilities of the nanowires, for example spheroidization, which can be induced for example under the effect of temperature or electric current, these instabilities limiting the antimicrobial treatment by the nanowires.
Dans ce dispositif, la libération d’espèces issues du matériau métallique, jouant le rôle d’agent antimicrobien est induite par la modulation de l’alimentation électrique du réseau de nanofils, et plus particulièrement le fait qu’on puisse au moins alimenter ou non le réseau. Le traitement antimicrobien est ainsi rendu actif à la demande. La charge d’agent antimicrobien est contrôlée et modulée dans le temps. Le traitement peut être activé et contrôlé en fonction de l’alimentation ou de l’arrêt de l’alimentation du dispositif. Le courant induisant la migration des espèces issues du matériau métallique, et leur libération dans le milieu environnant, la charge d’agent antimicrobien est suffisante pour un traitement antimicrobien efficace lorsque le dispositif est alimenté. Lorsque le dispositif n’est pas utilisé, le dispositif n’est pas alimenté. Le relargage d’agent antimicrobien est alors minimisé par rapport à son utilisation, voire évité. In this device, the release of species from the metallic material, playing the role of antimicrobial agent is induced by the modulation of the electrical supply of the network of nanowires, and more particularly the fact that one can at least supply or not the network. The antimicrobial treatment is thus made active on demand. agent load antimicrobial is controlled and modulated over time. Therapy can be activated and controlled based on powering or stopping power to the device. Since the current induces the migration of species from the metallic material, and their release into the surrounding medium, the charge of antimicrobial agent is sufficient for an effective antimicrobial treatment when the device is powered. When the device is not in use, the device is not powered. The release of antimicrobial agent is then minimized with respect to its use, or even avoided.
Le traitement antimicrobien est ainsi amélioré par rapport aux solutions existantes, basées sur une diffusion passive et permanente des espèces métalliques dans le milieu environnant, puisque le relargage des espèces métalliques dans le milieu environnant est contrôlé. The antimicrobial treatment is thus improved compared to existing solutions, based on a passive and permanent diffusion of metallic species into the surrounding environment, since the release of metallic species into the surrounding environment is controlled.
Le relargage d’agent antimicrobien et donc la pollution engendrée sont minimisés. Par ailleurs, le risque du développement d’une résistance des microbes à l’agent antimicrobien peut être minimisé, en distinguant des phases d’utilisation du dispositif lorsqu’un traitement antimicrobien est requis, et des phases de non-utilisation où la quantité d’agent antimicrobien libérée est au moins réduite, voire négligeable. The release of antimicrobial agent and therefore the pollution generated are minimized. Furthermore, the risk of the development of resistance of microbes to the antimicrobial agent can be minimized, by distinguishing phases of use of the device when antimicrobial treatment is required, and phases of non-use where the quantity of antimicrobial agent released is at least reduced, if not negligible.
En outre, la durée de vie du dispositif est augmentée car la consommation de la réserve métallique formée par les nanofils est contrôlable. Le procédé de traitement est ainsi rendu plus pérenne et son coût est diminué. In addition, the lifetime of the device is increased because the consumption of the metal reserve formed by the nanowires is controllable. The treatment process is thus made more sustainable and its cost is reduced.
Un deuxième aspect concerne un produit comprenant un dispositif comprenant un réseau percolant de nanofils et déposé sur au moins une face d’un substrat, les nanofils étant à base ou faits d’au moins un matériau métallique électriquement conducteur, les nanofils étant recouverts d’une couche de protection, la couche de protection étant destinée à être en contact avec un milieu environnant comprenant des microbes. A second aspect relates to a product comprising a device comprising a percolating network of nanowires and deposited on at least one face of a substrate, the nanowires being based on or made of at least one electrically conductive metallic material, the nanowires being covered with a protective layer, the protective layer being intended to be in contact with an surrounding medium comprising microbes.
Avantageusement, le dispositif comprend au moins une électrode électriquement connectée au réseau de nanofils, apte à être reliée électriquement à une source d’alimentation électrique, le dispositif étant configuré de sorte que le réseau de nanofils est apte à être chauffé par effet Joule de façon à provoquer la migration d’espèces issues du matériau métallique depuis les nanofils et à travers la couche de protection. Le dispositif est configuré pour coopérer avec la source d’alimentation électrique de façon à, lors de l’utilisation du dispositif, moduler le courant électrique pour moduler la migration des espèces issues du matériau métallique. Advantageously, the device comprises at least one electrode electrically connected to the network of nanowires, capable of being electrically connected to an electrical power source, the device being configured so that the network of nanowires is capable of being heated by the Joule effect in such a way to cause the migration of species from the metallic material from the nanowires and through the protective layer. The device is configured to cooperate with the electrical power source so as to, during use of the device, modulate the electrical current to modulate the migration of species from the metallic material.
Le produit présente les avantages du dispositif précédemment énoncés. Le produit présente ainsi une activité antimicrobienne améliorée par rapport aux solutions existantes. Notamment, la durée de vie de l’activité antimicrobienne du produit est augmentée. Son utilisation est en outre rendue plus sûre en assurant une activité antimicrobienne efficace à la demande, tout en minimisant le relargage non désiré d’agent antimicrobien. The product has the advantages of the device previously stated. The product thus exhibits improved antimicrobial activity compared to existing solutions. In particular, the lifetime of the antimicrobial activity of the product is increased. Her Use is further made safer by providing effective antimicrobial activity on demand, while minimizing unwanted release of antimicrobial agent.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES BRIEF DESCRIPTION OF FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels : The aims, objects, as well as the characteristics and advantages of the invention will emerge better from the detailed description of an embodiment of the latter which is illustrated by the following accompanying drawings in which:
La figure 1A représente une vue d’ensemble d’un produit comprenant le dispositif selon un exemple de réalisation. FIG. 1A represents an overall view of a product comprising the device according to an exemplary embodiment.
La figure 1 B représente une vue en coupe transversale du produit illustré en figure 1A. Figure 1B shows a cross-sectional view of the product shown in Figure 1A.
La figure 2 illustre le principe de fonctionnement du dispositif, selon un exemple de réalisation. FIG. 2 illustrates the operating principle of the device, according to an exemplary embodiment.
La figure 3 représente les étapes du procédé de traitement antimicrobien, selon un exemple de réalisation. FIG. 3 represents the steps of the antimicrobial treatment method, according to an exemplary embodiment.
Les figures 4A et 4B illustrent schématiquement l’action antimicrobienne du dispositif, selon deux exemples de réalisation du procédé. Figures 4A and 4B schematically illustrate the antimicrobial action of the device, according to two embodiments of the method.
La figure 5 illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un pansement. Figure 5 illustrates the example in which the product comprising the device is a dressing.
La figure 6A illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un fil de suture. Figure 6A illustrates the example that the product comprising the device is a suture.
La figure 6B est une vue en coupe transversale du fil de suture illustré en figure 6A.Figure 6B is a cross-sectional view of the suture illustrated in Figure 6A.
La figure 7 illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un écran tactile. Figure 7 illustrates the example that the product comprising the device is a touch screen.
La figure 8 illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un système microfluidique. Figure 8 illustrates the example that the product comprising the device is a microfluidic system.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques. En particulier les dimensions relatives des nanofils, du dispositif et des microbes ne sont pas représentatifs de la réalité. The drawings are given by way of examples and do not limit the invention. They constitute schematic representations of principle intended to facilitate understanding of the invention and are not necessarily scaled to practical applications. In particular, the relative dimensions of the nanowires, of the device and of the microbes are not representative of reality.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L’INVENTION DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles du premier aspect qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : Before starting a detailed review of embodiments of the invention, optional features of the first aspect are set out below which may possibly be used in combination or alternatively:
- Selon un exemple, le procédé comprend au moins un arrêt de l’alimentation en courant électrique du réseau de nanofils ; - According to one example, the method comprises at least one stoppage of the supply of electrical current from the nanowire network;
- Selon un exemple, la migration des espèces issues du matériau métallique s’effectue à travers la couche de protection jusqu’à une face externe de la couche de protection ; - According to one example, the migration of species from the metallic material takes place through the protective layer to an outer face of the protective layer;
- Selon un exemple, l’alimentation en courant électrique est discontinue. L’alimentation peut comprendre une succession d’alimentation et de non- alimentation en courant du dispositif. Selon un exemple alternatif ou complémentaire, lors de l’alimentation en courant du dispositif, le courant électrique alimente en continu le dispositif sur un intervalle de temps, ledit paramètre étant variable sur cet intervalle ; - According to one example, the power supply is discontinuous. The power supply may comprise a succession of supplying and not supplying current to the device. According to an alternative or complementary example, when the device is supplied with current, the electric current supplies the device continuously over an interval of time, said parameter being variable over this interval;
- la modulation de l’au moins un paramètre comprend au moins un premier état dans lequel l’au moins un paramètre est nul, de sorte que le réseau n’est pas alimenté, et au moins un deuxième état dans lequel l’au moins un paramètre est non-nul, de sorte que le réseau est alimenté ; - the modulation of the at least one parameter comprises at least a first state in which the at least one parameter is zero, so that the network is not powered, and at least a second state in which the at least a parameter is non-zero, so the network is powered;
- Selon un exemple, la modulation de l’au moins un paramètre comprend au moins deux valeurs non nulles et distinctes l’une de l’autre de l’au moins un paramètre, de façon à induire deux flux d’intensités distinctes de migration d’espèces issues du matériau métallique ; - According to one example, the modulation of the at least one parameter comprises at least two non-zero and mutually distinct values of the at least one parameter, so as to induce two flows of distinct migration intensities species from the metallic material;
- Selon un exemple, la modulation est configurée de sorte que l’alimentation en courant électrique du réseau est discontinue de façon à alimenter le réseau de façon discontinue, par exemple à des intervalles de temps différents ou réguliers. La modulation peut comprendre une pluralité successivement dans le temps de l’un parmi le premier état et le deuxième état, et de l’autre parmi le premier état et le deuxième état. Entre deux premiers états, l’au moins un paramètre peut être égal ou différent ; - According to one example, the modulation is configured so that the supply of electric current to the network is discontinuous so as to supply the network in a discontinuous manner, for example at different or regular time intervals. The modulation may include a plurality successively in time of one of the first state and the second state, and the other of the first state and the second state. Between two first states, the at least one parameter can be equal or different;
- Selon un exemple, le procédé comprend en outre au moins une mesure d’une donnée fonction d’une quantité de microbes présents dans le milieu environnant ;- According to one example, the method further comprises at least one measurement of a data function of a quantity of microbes present in the surrounding environment;
- Selon un exemple, l’alimentation en courant électrique du réseau de nanofils est fonction de ladite donnée mesurée, ladite donnée étant par exemple une quantité de microbes mesurée. Ainsi, la charge d’agent antimicrobien libérée dans le milieu environnant peut être ajustée au besoin de désinfection. Selon un exemple, lors de l’alimentation en courant du dispositif, un paramètre parmi la tension et l’intensité du courant électrique est modulé en fonction de ladite donnée ; - According to one example, the electric current supply of the network of nanowires is a function of said measured data, said data being for example a measured quantity of microbes. Thus, the load of antimicrobial agent released into the surrounding environment can be adjusted to the need for disinfection. According to one example, when the device is supplied with current, one parameter among the voltage and the intensity of the electric current is modulated according to said datum;
- Selon un exemple, le milieu environnant comprenant des microbes est un milieu solide, tel que le substrat, ou gazeux, telle que une atmosphère, par exemple l’atmosphère ambiante, ou liquide ; - According to one example, the surrounding medium comprising microbes is a solid medium, such as the substrate, or a gaseous medium, such as an atmosphere, for example the ambient atmosphere, or liquid;
- Selon un exemple, le substrat du dispositif est étanche aux liquides, de préférence au moins lorsqu’il est soumis à une pression inférieure à 2 bars ;- According to one example, the substrate of the device is impermeable to liquids, preferably at least when it is subjected to a pressure of less than 2 bars;
- Selon un exemple, le substrat du dispositif est par exemple non-étanche aux liquides, par exemple le substrat est un substrat à base de cellulose, par exemple le substrat est un substrat à base de papier ; - According to one example, the substrate of the device is for example not liquid-tight, for example the substrate is a cellulose-based substrate, for example the substrate is a paper-based substrate;
- Selon un exemple, le substrat du dispositif est étanche à un milieu aqueux, par exemple étanche à l’eau ; - According to one example, the substrate of the device is impermeable to an aqueous medium, for example impermeable to water;
- Selon un exemple, le réseau de nanofils du dispositif présente une résistance surfacique électrique inférieure à 10 000 Q/carré à température ambiante ; - According to one example, the network of nanowires of the device has an electrical surface resistance of less than 10,000 Ω/square at room temperature;
- Selon un exemple, le réseau de nanofils présente un coefficient de transmission de rayon lumineux supérieur à 60 % pour une longueur d’onde de 550 nm;- According to one example, the network of nanowires has a light ray transmission coefficient greater than 60% for a wavelength of 550 nm;
- Selon un exemple, le réseau de nanofils présente un coefficient de transmission de rayon lumineux inférieur à 60 % pour une longueur d’onde de 550 nm; - According to one example, the network of nanowires has a light ray transmission coefficient of less than 60% for a wavelength of 550 nm;
- Selon un exemple, l’au moins un matériau métallique des nanofils est choisi par exemple parmi les métaux suivants : le cuivre, le zinc, le fer, l’or, l’aluminium et préférentiellement l’argent ; - According to one example, the at least one metallic material of the nanowires is chosen for example from the following metals: copper, zinc, iron, gold, aluminum and preferably silver;
- Selon un exemple, les nanofils sont à base ou fait de plusieurs métaux, par exemple les nanofils sont bimétalliques ; - According to one example, the nanowires are based on or made of several metals, for example the nanowires are bimetallic;
- Selon un exemple, la couche de protection est à base d’au moins un parmi un oxyde, un nitrure, un carbure, un matériau comprenant l’élément carbone, un fluorure et un polymère ; - According to one example, the protective layer is based on at least one of an oxide, a nitride, a carbide, a material comprising the element carbon, a fluoride and a polymer;
- Selon un exemple, la couche de protection peut être inorganique, organique ou un hybride organique et inorganique. De préférence, la couche de protection est hybride, et plus préférentiellement encore la couche de protection est inorganique. Ainsi, la stabilité de la couche de protection avec la température est augmentée ; - According to one example, the protective layer can be inorganic, organic or an organic and inorganic hybrid. Preferably, the protective layer is hybrid, and even more preferably the protective layer is inorganic. Thus, the stability of the protective layer with temperature is increased;
- Selon un exemple, la couche de protection est moins conductrice électriquement que le matériau métallique des nanofils. De préférence, la couche de protection est isolante électriquement ; - According to one example, the protective layer is less electrically conductive than the metallic material of the nanowires. Preferably, the protective layer is electrically insulating;
- Selon un exemple, les nanofils sont entièrement recouverts par la couche de protection. Ainsi les nanofils ne sont pas directement au contact du milieu environnant et des microbes ; - According to one example, the nanowires are completely covered by the protective layer. Thus the nanowires are not directly in contact with the surrounding medium and the microbes;
- Selon un exemple, la couche de protection peut comprendre un ou plusieurs films superposés ; - According to one example, the protective layer may comprise one or more films superimposed;
- Selon un exemple, la couche de protection présente une épaisseur comprise entre 2 nm et 1 pm, de préférence entre 10 et 500 nm et plus préférentiellement encore sensiblement égale à 50 nm. Ainsi, la protection des nanofils du milieu environnant est améliorée, tout en permettant un traitement antimicrobien efficace. La couche de protection peut présenter une épaisseur sensiblement supérieure à 2 nm, de préférence à 10 nm, et de préférence à 50 nm. La couche de protection peut présenter une épaisseur sensiblement inférieure à 1 pm, de préférence à 500 nm, et de préférence à 200 nm, et de préférence à 100 nm ;- According to one example, the protective layer has a thickness of between 2 nm and 1 μm, preferably between 10 and 500 nm and even more preferably substantially equal to 50 nm. Thus, the protection of the nanowires from the surrounding environment is improved, while allowing effective antimicrobial treatment. The protective layer may have a thickness substantially greater than 2 nm, preferably 10 nm, and preferably 50 nm. The protective layer may have a thickness substantially less than 1 μm, preferably 500 nm, and preferably 200 nm, and preferably 100 nm;
- Selon un exemple, la couche de protection présente une épaisseur configurée de sorte que, lorsque le réseau de nanofils n’est pas alimenté en courant, la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant est au moins 10 fois inférieure à la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant, lorsque le réseau de nanofils est alimenté en courant ; de préférence la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant est nulle lorsque le réseau de nanofils n’est pas alimenté en courant, - According to one example, the protective layer has a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is at least 10 times lower the concentration of species from the metallic material released into the surrounding medium, when the network of nanowires is supplied with current; preferably the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is zero when the network of nanowires is not supplied with current,
- Selon un exemple, la couche de protection forme un dépôt conforme à la surface des nanofils, - According to one example, the protective layer forms a conformal deposit on the surface of the nanowires,
- Selon un exemple, la couche de protection présente une épaisseur inférieure au diamètre des nanofils. La stabilité thermique, électrique et chimique des nanofils est ainsi augmentée tout en facilitant le relargage dans l’environnement des espèces issues du matériau métallique, en augmentant la perméabilité de la couche de protection par rapport à une couche plus épaisse, - According to one example, the protective layer has a thickness less than the diameter of the nanowires. The thermal, electrical and chemical stability of the nanowires is thus increased while facilitating the release into the environment of species from the metallic material, by increasing the permeability of the protective layer compared to a thicker layer,
- Selon un exemple alternatif, la couche de protection présente une épaisseur supérieure au diamètre des nanofils. Cela permet notamment de diminuer la rugosité de la couche de protection, - According to an alternative example, the protective layer has a thickness greater than the diameter of the nanowires. This makes it possible in particular to reduce the roughness of the protective layer,
- Selon un exemple, la couche de protection peut recouvrir au moins partiellement, et de préférence totalement, les nanofils, - According to one example, the protective layer can cover at least partially, and preferably completely, the nanowires,
- Selon un exemple, une quantité par unité de surface de nanofils dans le réseau est comprise entre 0,01 et 1 g.m-2, de préférence sensiblement égale à 0, 1 g.m-2. Ainsi, un compromis peut être trouvé entre la flexibilité du réseau, la réserve de métal utilisable, et le cas échéant la transparence du réseau, notamment en fonction de l’application visée. - According to one example, a quantity per unit area of nanowires in the network is between 0.01 and 1 gm -2 , preferably substantially equal to 0.1 gm -2 . Thus, a compromise can be found between the flexibility of the network, the reserve of usable metal, and if necessary the transparency of the network, in particular according to the intended application.
- Selon un exemple, le dispositif comprend au moins une paire d’électrodes électriquement connectées au réseau de nanofils. Les électrodes d’une paire peuvent être disposées de part et d’autre du réseau de nanofils selon une de ses dimensions dans un plan parallèle au plan d’extension principal du substrat.- According to one example, the device comprises at least one pair of electrodes electrically connected to the network of nanowires. The electrodes of a pair can be arranged on either side of the network of nanowires along one of its dimensions in a plane parallel to the main extension plane of the substrate.
Des caractéristiques optionnelles du deuxième aspect sont énoncées ci-après, qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement : Optional features of the second aspect are set out below, which may optionally be used in combination or alternatively:
- le produit étant choisi parmi un système microfluidique, une interface tactile, une surface par exemple destinée à être utilisée dans un lieu public, un dispositif médical, par exemple un masque, et un emballage ; - the product being chosen from a microfluidic system, a tactile interface, a surface for example intended to be used in a public place, a medical device, for example a mask, and packaging;
- le produit comprend une source d’alimentation électrique embarquée et électriquement connectée à l’au moins une électrode ; - the product comprises an on-board electrical power source electrically connected to at least one electrode;
- le dispositif présente au moins une dimension comprise entre une dizaine de micromètre et plusieurs dizaines de décimètres ; - the device has at least one dimension between about ten micrometers and several tens of decimeters;
- Selon un exemple, la couche de protection présente une épaisseur configurée de sorte que, lorsque le réseau de nanofils n’est pas alimenté en courant, la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant est au moins 10 fois inférieure à la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant, lorsque le réseau de nanofils est alimenté en courant ; de préférence la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant est nulle lorsque le réseau de nanofils n’est pas alimenté en courant ; - According to one example, the protective layer has a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is at least 10 times lower the concentration of species from the metallic material released into the surrounding medium, when the network of nanowires is supplied with current; preferably the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is zero when the network of nanowires is not supplied with current;
- Selon un exemple, la couche de protection présente une épaisseur comprise entre 2 nm et 1 pm, de préférence entre 10 et 500 nm et plus préférentiellement encore sensiblement égale à 50 nm. Ainsi, la protection des nanofils du milieu environnant est améliorée, tout en permettant un traitement antimicrobien efficace. La couche de protection peut présenter une épaisseur sensiblement supérieure à 2 nm, de préférence à 10 nm, et de préférence à 50 nm. La couche de protection peut présenter une épaisseur sensiblement inférieure à 1 pm, de préférence à 500 nm, et de préférence à 200 nm, et de préférence à 100 nm ;- According to one example, the protective layer has a thickness of between 2 nm and 1 μm, preferably between 10 and 500 nm and even more preferably substantially equal to 50 nm. Thus, the protection of the nanowires from the surrounding environment is improved, while allowing effective antimicrobial treatment. The protective layer may have a thickness substantially greater than 2 nm, preferably 10 nm, and preferably 50 nm. The protective layer may have a thickness substantially less than 1 μm, preferably 500 nm, and preferably 200 nm, and preferably 100 nm;
- Selon un exemple, la couche de protection forme un dépôt conforme à la surface des nanofils ; - According to one example, the protective layer forms a conformal deposit on the surface of the nanowires;
- Selon un exemple, la couche de protection présente une épaisseur inférieure au diamètre des nanofils. La stabilité thermique, électrique et chimique des nanofils est ainsi augmentée tout en facilitant le relargage dans l’environnement des espèces issues du matériau métallique, en augmentant la perméabilité de la couche de protection par rapport à une couche plus épaisse ; - Selon un exemple alternatif, la couche de protection présente une épaisseur supérieure au diamètre des nanofils. Cela permet notamment de diminuer la rugosité de la couche de protection ; - According to one example, the protective layer has a thickness less than the diameter of the nanowires. The thermal, electrical and chemical stability of the nanowires is thus increased while facilitating the release into the environment of the species resulting from the metallic material, by increasing the permeability of the protective layer compared to a thicker layer; - According to an alternative example, the protective layer has a thickness greater than the diameter of the nanowires. This makes it possible in particular to reduce the roughness of the protective layer;
- Selon un exemple, la couche de protection peut recouvrir au moins partiellement, et de préférence totalement, les nanofils. - According to one example, the protective layer can cover at least partially, and preferably totally, the nanowires.
Notons que le procédé peut comprendre toute étape résultant de la mise en œuvre d’une caractéristique du dispositif et/ou du produit le comprenant. Le produit peut comprendre toute caractéristique du dispositif décrite en référence au procédé, et toute caractéristique permettant la mise en œuvre d’une étape du procédé. It should be noted that the method may include any step resulting from the implementation of a characteristic of the device and/or of the product comprising it. The product may include any feature of the device described with reference to the process, and any feature allowing the implementation of a step of the process.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme « microbe » désigne tout microorganisme, et plus particulièrement les microorganismes potentiellement pathogènes et les virus. Les microorganismes peuvent comprendre les bactéries, les champignons, les protozoaires, les algues microscopiques. It is specified that in the context of the present invention, the term “microbe” denotes any microorganism, and more particularly potentially pathogenic microorganisms and viruses. Microorganisms can include bacteria, fungi, protozoa, microscopic algae.
Le terme « nanofils » désigne un micromatériau ou nanomatériau formé d’objets dont au moins une des dimensions se situe entre 1 et 1000 nanomètres (nm), de préférence entre 1 et 200 nm. Les nanofils présentent typiquement un diamètre compris entre 10 et 200 nm et une longueur de quelques microns (pm), voire plusieurs dizaines ou centaines de microns. Le micro ou nanomatériau est typiquement composé d’au moins 50% en nombre d’objets dont au moins une des dimensions se situe dans les gammes indiquées. The term “nanowires” designates a micromaterial or nanomaterial formed of objects of which at least one of the dimensions is between 1 and 1000 nanometers (nm), preferably between 1 and 200 nm. The nanowires typically have a diameter of between 10 and 200 nm and a length of a few microns (μm), or even several tens or hundreds of microns. The micro or nanomaterial is typically made up of at least 50% by number of objects, at least one of whose dimensions falls within the ranges indicated.
On entend par un paramètre « sensiblement égal/supérieur/inférieur à » une valeur donnée, que ce paramètre est égal/supérieur/inférieur à la valeur donnée, à plus ou moins 10 % près de cette valeur. On entend par un paramètre « sensiblement compris entre » deux valeurs données que ce paramètre est au minimum égal à la plus petite valeur donnée, à plus ou moins 10 %, près de cette valeur, et au maximum égal à la plus grande valeur donnée, à plus ou moins 10 %, près de cette valeur. A parameter “substantially equal/greater/less than” a given value means that this parameter is equal/greater/less than the given value, to plus or minus 10% close to this value. A parameter “substantially between” two given values means that this parameter is at least equal to the smallest given value, to plus or minus 10%, close to this value, and at most equal to the largest given value, plus or minus 10%, close to this value.
Il est précisé que, dans le cadre de la présente invention, le terme « sur », « surmonte », « recouvre » ou « sous-jacent » ou leurs équivalents ne signifient pas forcément « au contact de ». Ainsi par exemple, le dépôt d’une première couche sur une deuxième couche, ne signifie pas obligatoirement que les deux couches sont directement au contact l’une de l’autre, mais cela signifie que la première couche recouvre au moins partiellement la deuxième couche en étant soit directement à son contact, soit en étant séparée d’elle par au moins une autre couche ou au moins un autre élément. It is specified that, in the context of the present invention, the term “over”, “overcomes”, “covers” or “underlying” or their equivalents do not necessarily mean “in contact with”. Thus, for example, the deposition of a first layer on a second layer does not necessarily mean that the two layers are directly in contact with each other, but it does mean that the first layer at least partially covers the second layer. by being either directly in contact with it, or by being separated from it by at least one other layer or at least one other element.
On entend par une couche ou un élément à base d’un matériau A, une couche ou un élément comprenant ce matériau A et éventuellement d’autres matériaux. By a layer or an element based on a material A, we mean a layer or an element comprising this material A and possibly other materials.
Dans la description qui suit, les épaisseurs sont généralement mesurées selon des directions perpendiculaires à la tangente à la surface de la face de l’objet ou du substrat sur laquelle la couche est disposée, cette tangente pouvant par exemple être inclue dans le plan de la face supérieure de l’objet ou du substrat. Ainsi, les épaisseurs sont généralement prises selon une direction verticale sur les vues en coupe transversale représentées. En revanche, l’épaisseur d’une couche recouvrant un flanc d’un motif est prise selon une direction perpendiculaire à ce flanc. In the following description, the thicknesses are generally measured according to directions perpendicular to the tangent to the surface of the face of the object or of the substrate on which the layer is arranged, this tangent being able for example to be included in the plane of the upper face of the object or of the substrate. Thus, the thicknesses are generally taken in a vertical direction in the cross-sectional views shown. On the other hand, the thickness of a layer covering one side of a pattern is taken in a direction perpendicular to this side.
On entend par « conforme » une géométrie de couche qui présente une même épaisseur, aux tolérances de fabrication près, une épaisseur identique malgré les changements de direction de couche, par exemple au niveau de flancs d’un motif. “Compliant” means a layer geometry that has the same thickness, within manufacturing tolerances, an identical thickness despite changes in layer direction, for example at the sidewalls of a pattern.
Le dispositif 1 , le procédé 2 l’utilisant, et le produit 3 comprenant le dispositif 1 sont maintenant décrits en références aux figures 1A à 8, selon plusieurs exemples de réalisation. The device 1, the method 2 using it, and the product 3 comprising the device 1 are now described with reference to FIGS. 1A to 8, according to several example embodiments.
Le principe de fonctionnement du dispositif 1 est tout d’abord décrit en référence aux figures 1A à 2. Comme illustré en figures 1A et 1 B, le dispositif 1 comprend un réseau 10 percolant de nanofils 100. Les nanofils 100 sont à base, et de préférence fait d’au moins un, et de préférence un seul, matériau métallique. Ce matériau est électriquement conducteur. Le réseau 10 est déposé à la surface d’un substrat 11 , par exemple sur sa face supérieure 110. Le dispositif 1 comprend en outre au moins une électrode 12 électriquement reliée au réseau 10 de nanofils 100. Selon l’exemple illustré en figure 1A, le dispositif 1 comprend une paire d’électrodes 12 électriquement connectées au réseau 10, par exemple en bordure 102 du réseau 10. Les électrodes12 sont de préférence disposées à des bordures 102 opposées du réseau 10 selon une de ses dimensions dans un plan parallèle au plan d’extension principal du substrat 11. The operating principle of device 1 is firstly described with reference to FIGS. 1A to 2. As illustrated in FIGS. 1A and 1B, device 1 comprises a percolating network 10 of nanowires 100. Nanowires 100 are based, and preferably made of at least one, and preferably only one, metallic material. This material is electrically conductive. The network 10 is deposited on the surface of a substrate 11, for example on its upper face 110. The device 1 also comprises at least one electrode 12 electrically connected to the network 10 of nanowires 100. According to the example illustrated in FIG. 1A , the device 1 comprises a pair of electrodes 12 electrically connected to the network 10, for example at the edge 102 of the network 10. The electrodes 12 are preferably arranged at opposite edges 102 of the network 10 along one of its dimensions in a plane parallel to the main extension plane of substrate 11.
Comme illustré par la figure 2, les nanofils 100 sont recouverts d’une couche de protection 101. De préférence, la couche de protection 101 est directement au contact des nanofils 100. La couche de protection 101 permet notamment d’augmenter la stabilité thermique, électrique et chimique des nanofils 100. Plus particulièrement, au moins 80 %, de préférence au moins 90%, et plus préférentiellement au moins 99 % de la surface accessible des nanofils 100 du réseau 10 est couverte par la couche de protection 101. As illustrated by FIG. 2, the nanowires 100 are covered with a protective layer 101. Preferably, the protective layer 101 is directly in contact with the nanowires 100. The protective layer 101 makes it possible in particular to increase the thermal stability, electrical and chemical properties of the nanowires 100. More particularly, at least 80%, preferably at least 90%, and more preferably at least 99% of the accessible surface of the nanowires 100 of the network 10 is covered by the protective layer 101.
Dans le réseau 10 percolant, les nanofils 100 sont disposés de sorte à créer au moins un, et de préférence une pluralité de chemins électriques continus dans le réseau 10. Les nanofils 100 sont agencés de telle sorte qu'ils permettent le transport d'électrons entre les électrodes 12 du dispositif 1. Cet agencement peut être obtenu par la dispersion aléatoire des nanofils 100 sur le substrat 11. Cet agencement peut être obtenu par la dispersion non aléatoire des nanofils 100 sur le substrat 11 , par exemple dépôt avec un alignement selon au moins une et de préférence deux directions perpendiculaires à la surface du substrat 11 . Le dispositif 1 peut être connecté électriquement à une source d’alimentation 30, reliée aux électrodes 12 du dispositif 1. Une tension peut être appliquée entre les électrodes 12 par la source d’alimentation 30. Un courant électrique circule alors dans le réseau 10 percolant de nanofils 100. Les nanofils 100 sont alors chauffés par effet Joule, ce qui induit une migration d’espèces 100’ issues du matériau métallique depuis les nanofils 100 à travers la couche de protection 101 , jusqu’à la surface extérieure de la couche 101. Les espèces 100’ issues du matériau métallique sont alors au contact du milieu environnant 4. Ces espèces 100’ peuvent être sous la forme d’ions métalliques ou d’atomes métalliques ou de groupes d’atomes métalliques, comprenant par exemple un nombre inférieur à une dizaine d’atomes. In the percolating network 10, the nanowires 100 are arranged so as to create at least one, and preferably a plurality of continuous electrical paths in the network 10. The nanowires 100 are arranged in such a way that they allow the transport of electrons between the electrodes 12 of the device 1. This arrangement can be obtained by the random dispersion of the nanowires 100 on the substrate 11. This arrangement can be obtained by the non-random dispersion of the nanowires 100 on the substrate 11, for example deposition with an alignment according to at least one and preferably two directions perpendicular to the surface of the substrate 11 . The device 1 can be electrically connected to a power source 30, connected to the electrodes 12 of the device 1. A voltage can be applied between the electrodes 12 by the power source 30. An electric current then flows in the network 10 percolating nanowires 100. The nanowires 100 are then heated by the Joule effect, which induces a migration of species 100' from the metallic material from the nanowires 100 through the protective layer 101, to the outer surface of the layer 101 The species 100' from the metallic material are then in contact with the surrounding medium 4. These species 100' can be in the form of metallic ions or metallic atoms or groups of metallic atoms, comprising for example a lower number to about ten atoms.
Lors de la circulation d’un courant électrique dans le réseau 10, ces espèces 100’ diffusent à travers la couche de protection 101 et arrivent à la surface de la couche de protection 101 , comme l’illustrent les flèches F1 en figure 2. Ces espèces 100’ peuvent rester en surface du réseau 10 et/ou diffuser dans le milieu environnant 4, comprenant des microbes 40. Par exemple, lorsque le milieu environnant est liquide, ces espèces 100’ peuvent diffuser dans le milieu 4. Lorsque le milieu environnant 4, est gazeux, comme l’air ambiant par exemple, ces espèces 100’ peuvent majoritairement rester au contact du réseau 10. During the circulation of an electric current in the network 10, these species 100' diffuse through the protective layer 101 and arrive at the surface of the protective layer 101, as illustrated by the arrows F1 in FIG. 2. These species 100' can remain on the surface of the network 10 and/or diffuse into the surrounding medium 4, comprising microbes 40. For example, when the surrounding medium is liquid, these species 100' can diffuse into the medium 4. When the surrounding medium 4, is gaseous, like the ambient air for example, these species 100' can mostly remain in contact with the network 10.
Les espèces 100’ issues du matériau métallique jouent le rôle d’agent antimicrobien. Le milieu environnant 4 et/ou la surface du réseau 10 peuvent être désinfectés des microbes. Grâce à l’utilisation d’un réseau 10 de nanofils100 percolant, ce traitement antimicrobien peut en outre être effectué sans relargage de nanoparticules dans le milieu environnant 4. La toxicité du dispositif 1 est ainsi minimisée par rapport aux solutions existantes. The 100' species from the metallic material act as an antimicrobial agent. The surrounding environment 4 and/or the surface of the network 10 can be disinfected from microbes. Thanks to the use of a network 10 of percolating nanowires 100 , this antimicrobial treatment can also be carried out without releasing nanoparticles into the surrounding environment 4. The toxicity of the device 1 is thus minimized compared to existing solutions.
L’activité antimicrobienne est contrôlable via l’application d’une tension électrique et grâce à la présence de la couche de protection 101 , de nature et d’épaisseur contrôlées, permettant de délivrer une ou des quantités définies d’agent antimicrobien dans le temps. L’efficacité du traitement antimicrobien, liée à la concentration en espèces 100’ à la surface de la couche de protection 101 et/ou dans le milieu environnant 4, est donc modulable par effet Joule et dépend de la tension appliquée aux électrodes 12 du dispositif 1 et de la nature/épaisseur de la couche de protection 101. Les propriétés antimicrobiennes étant modulables dans le temps, la durée de vie du dispositif est en outre augmentée. En effet, le traitement antimicrobien peut être activé uniquement lorsqu’il est nécessaire, et non nécessairement en continu comme c’est le cas pour les solutions à diffusion passive d’agent antimicrobien. Pour contrôler l’activité antimicrobienne comme illustré en figure 1A, la source d’alimentation 30a et/ou le dispositif 1 peuvent coopérer avec un dispositif de commande 30b permettant de réguler l’alimentation 20 du réseau 10, par exemple entre au moins un état alimenté et au moins un état non-alimenté, et/ou entre des états d’alimentation différents, entre lesquels la tension et/ou l’intensité du courant sont différentes. Le dispositif de commande 30b comprend de préférence une mémoire 302 et est alimenté en électricité pour commander la modulation 201 du courant électrique. Le dispositif de commande 30b peut comprendre par exemple au moins un circuit et/ou au moins un processeur 301 , et éventuellement une mémoire 302 de façon à stocker un historique des états d’alimentation, et/ou un moyen de communication de l’état d’alimentation vers une mémoire, un serveur ou un ordinateur à distance. The antimicrobial activity can be controlled via the application of an electric voltage and thanks to the presence of the protective layer 101, of controlled nature and thickness, making it possible to deliver one or more defined quantities of antimicrobial agent over time. . The effectiveness of the antimicrobial treatment, linked to the concentration of species 100′ on the surface of the protective layer 101 and/or in the surrounding medium 4, is therefore adjustable by the Joule effect and depends on the voltage applied to the electrodes 12 of the device 1 and the nature/thickness of the protective layer 101. Since the antimicrobial properties can be modulated over time, the lifetime of the device is also increased. Indeed, the antimicrobial treatment can be activated only when it is necessary, and not necessarily continuously as is the case for solutions with passive diffusion of antimicrobial agent. To control the antimicrobial activity as illustrated in FIG. 1A, the power source 30a and/or the device 1 can cooperate with a control device 30b making it possible to regulate the power supply 20 of the network 10, for example between at least one state supplied and at least one non-supplied state, and/or between different supply states, between which the voltage and/or the current intensity are different. The control device 30b preferably comprises a memory 302 and is supplied with electricity to control the modulation 201 of the electric current. The control device 30b can comprise for example at least one circuit and/or at least one processor 301, and optionally a memory 302 so as to store a history of the power supply states, and/or a means of communicating the state power supply to a memory, server or remote computer.
Le procédé 2 est maintenant décrit en référence à la figure 3, où des variantes du procédé 2 sont indiquées par des chemins en parallèle et des étapes optionnelles sont indiquées en pointillé. Le procédé 2 peut comprendre la fourniture 23 du dispositif 1. Le dispositif 1 peut être placé sur un deuxième substrat ou un objet à désinfecter. Le substrat 11 du dispositif 1 et l’objet à désinfecter peuvent être superposés ou confondus. L’objet à désinfecter peut être un objet placé au contact du réseau 10, par exemple sur une face du réseau 10 opposée au substrat 11 du dispositif. Method 2 is now described with reference to Figure 3, where variations of Method 2 are indicated by parallel paths and optional steps are indicated in dotted lines. The method 2 can comprise the supply 23 of the device 1. The device 1 can be placed on a second substrate or an object to be disinfected. The substrate 11 of the device 1 and the object to be disinfected can be superposed or confused. The object to be disinfected can be an object placed in contact with the grating 10, for example on a face of the grating 10 opposite to the substrate 11 of the device.
Le procédé 2 comprend au moins une alimentation 20 en courant électrique du réseau 10 de nanofils 100 par la source d’alimentation 30. L’alimentation en courant électrique du réseau 10 de nanofils 100 par la source d’alimentation 30a comprend au moins une modulation 201 dans le temps de la tension et/ou de l’intensité du courant appliqué au réseau 10. Ainsi, le traitement antimicrobien par le dispositif peut être modulé selon les besoins. Le dispositif 1 et/ou la source d’alimentation peuvent plus particulièrement être configurés de sorte qu’une tension de quelques volts appliquée au dispositif induise une chauffe par effet Joule du réseau jusqu’à une température inférieure ou sensiblement égale à une valeur comprise entre 45°C et 50 °C. Cette température est avantageusement inférieure à une température de lésion des tissus biologiques, par exemple pour une incorporation du dispositif 1 sur ou dans un dispositif médical, décrit ultérieurement. The method 2 comprises at least one electric current supply 20 to the network 10 of nanowires 100 by the power source 30. The electric current supply to the network 10 of nanowires 100 by the power source 30a comprises at least one modulation 201 over time of the voltage and/or the intensity of the current applied to the network 10. Thus, the antimicrobial treatment by the device can be modulated according to need. The device 1 and/or the power source can more particularly be configured so that a voltage of a few volts applied to the device induces heating by the Joule effect of the network to a temperature lower than or substantially equal to a value between 45°C and 50°C. This temperature is advantageously lower than a biological tissue lesion temperature, for example for an incorporation of the device 1 on or in a medical device, described later.
Selon un exemple illustré par la figure 4A, représentant la tension appliquée 5 au dispositif 1 et l’activité antimicrobienne résultante 6, l’alimentation en courant électrique peut être discontinue, et donc comprendre une succession d’alimentation 20 et d’arrêt 21 de l’alimentation en courant du dispositif 1. Le procédé de traitement peut être fait au besoin, par exemple à des intervalles de temps réguliers, pour assurer une désinfection régulière. Le procédé de traitement peut être fait à des intervalles de temps différents et/ou à la demande. L’intensité ou la tension appliquée au dispositif 1 entre différentes alimentations 20 peuvent varier ou être égales. La fréquence d’alimentation en courant électrique peut être constante au cours du temps, ou variable. Par exemple, on peut prévoir une première fréquence pendant la journée, et une deuxième fréquence pendant la nuit, la fréquence de désinfection pendant la journée étant supérieure à celle de la nuit. According to an example illustrated by FIG. 4A, representing the voltage applied 5 to the device 1 and the resulting antimicrobial activity 6, the electric current supply can be discontinuous, and therefore comprise a succession of power supply 20 and stoppage 21 of the current supply to the device 1. The treatment process can be carried out as needed, for example at regular time intervals, to ensure regular disinfection. The treatment process can be done at different time intervals and/or at the asked. The current or voltage applied to device 1 between different power supplies 20 may vary or be equal. The electric current supply frequency can be constant over time, or variable. For example, a first frequency can be provided during the day, and a second frequency during the night, the disinfection frequency during the day being greater than that at night.
Selon un exemple alternatif ou complémentaire, lors d’une phase d’alimentation en courant du dispositif 1 , le courant électrique peut alimenter en continu le dispositif 1 sur un intervalle de temps, l’intensité et/ou la tension appliquée étant non-nulles et variables sur cet intervalle. L’intensité ou la tension peuvent être croissante, décroissante, ou être adaptées pour former plusieurs phases de croissance ou décroissance. L’intensité et/ou la tension peuvent présenter au moins deux valeurs discrètes prédéfinies et non nulles, de préférence trois. L’intensité et/ou la tension peuvent être non nulles et varier de façon continue. Selon un exemple illustré par la figure 4B, représentant la tension appliquée 5 au dispositif 1 et l’activité antimicrobienne résultante 6, la tension appliquée, la tension 5 appliquée au dispositif peut être croissante avec le temps, pour induire une activité antimicrobienne croissante dans le temps. According to an alternative or complementary example, during a current supply phase of the device 1, the electric current can supply the device 1 continuously over a time interval, the intensity and/or the voltage applied being non-zero. and variable over this interval. The intensity or the tension can be increasing, decreasing, or be adapted to form several phases of increase or decrease. The intensity and/or the voltage can have at least two predefined and non-zero discrete values, preferably three. The intensity and/or the voltage can be non-zero and vary continuously. According to an example illustrated by FIG. 4B, representing the voltage applied 5 to the device 1 and the resulting antimicrobial activity 6, the voltage applied, the voltage 5 applied to the device can be increasing with time, to induce an increasing antimicrobial activity in the time.
Le procédé 2 peut en outre comprendre une ou plusieurs mesures 22 d’une donnée fonction de la quantité de microbes présents dans le milieu environnant et/ou sur l’objet à désinfecter. La donnée fonction de la quantité de microbes présents dans le milieu environnant et/ou sur l’objet à désinfecter peut être la présence ou non de microbes présents dans le milieu environnant et/ou sur l’objet à désinfecter. La donnée fonction de la quantité de microbes présents dans le milieu environnant et/ou sur l’objet à désinfecter peut être proportionnelle à la quantité de microbes présents dans le milieu environnant et/ou sur l’objet à désinfecter. Par exemple, une mesure optique de la turbidité du milieu environnant 4 peut être réalisée. Selon un autre exemple, la quantité de microbes présents dans le milieu environnant et/ou sur l’objet à désinfecter est directement mesurée. La tension et ou l’intensité du courant peuvent être adaptées 201 en fonction de cette quantité mesurée. La charge d’agent antimicrobien libérée dans le milieu environnant 4 peut ainsi être ajusté au besoin de désinfection, en évitant soit de libérer trop peu d’agent antimicrobien et donc obtenir un traitement inefficace, soit de libérer trop d’agent antimicrobien et donc engendrer une pollution et/ou une éventuelle résistance des microbes. Method 2 can also comprise one or more measurements 22 of a datum depending on the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected. The data depending on the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected may be the presence or absence of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected. The data depending on the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected can be proportional to the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected. For example, an optical measurement of the turbidity of the surrounding medium 4 can be carried out. According to another example, the quantity of microbes present in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected is directly measured. The voltage and/or the intensity of the current can be adapted 201 as a function of this measured quantity. The load of antimicrobial agent released into the surrounding environment 4 can thus be adjusted to the need for disinfection, avoiding either releasing too little antimicrobial agent and therefore obtaining an ineffective treatment, or releasing too much antimicrobial agent and therefore generating pollution and/or possible resistance of microbes.
La donnée fonction de la quantité de microbes dans le milieu environnant et/ou sur l’objet à désinfecter peut être fonction d’un paramètre lié à une quantité anticipée de microbes. Le paramètre peut être un paramètre environnemental apte à induire une croissance microbienne. Par exemple, le paramètre peut être la température, ou le pH. Selon un exemple plus particulier, le paramètre peut être une augmentation de température, notamment une augmentation de température susceptible d’induire une croissance microbienne, par exemple une augmentation de température corporelle ou encore une augmentation de la température du substrat 11 ou du produit 3. Le traitement antimicrobien peut ainsi être préventif. Ce paramètre peut être mesuré par un capteur, par exemple un capteur de température ou une sonde de pH. The data function of the quantity of microbes in the surrounding environment and/or on the object to be disinfected can be a function of a parameter linked to an anticipated quantity of microbes. The parameter may be an environmental parameter capable of inducing microbial growth. For example, the parameter can be the temperature, or the pH. According to a more specific example, the parameter may be a temperature increase, in particular a temperature increase capable of inducing microbial growth, for example an increase in body temperature or even an increase in the temperature of the substrate 11 or of the product 3. Antimicrobial treatment can thus be preventive. This parameter can be measured by a sensor, for example a temperature sensor or a pH probe.
Pour cela, la source d’alimentation 30a et/ou le dispositif de commande 30b peuvent être connectés à un dispositif de mesure 31 de la contamination microbienne et/ou du paramètre précité, comme illustré par la figure 1A. La mesure 22 de cette donnée et la variation conséquente de l’intensité ou de la tension du courant peuvent être gérées de façon automatique et autonome par un programme, sans nécessiter d’intervention d’un opérateur, par exemple via le dispositif de commande 30b. Le procédé 2 de traitement antimicrobien peut ainsi être automatisé. For this, the power source 30a and/or the control device 30b can be connected to a device 31 for measuring microbial contamination and/or the aforementioned parameter, as illustrated by FIG. 1A. The measurement 22 of this datum and the consequent variation of the intensity or the voltage of the current can be managed automatically and autonomously by a program, without requiring the intervention of an operator, for example via the control device 30b . The antimicrobial treatment method 2 can thus be automated.
Par exemple, la mesure 22 peut être faite en parallèle du procédé 2. La tension et ou l’intensité du courant peuvent ainsi être adaptées 201 en temps réel. Le dispositif 1 peut être alimenté par la source d’alimentation 30a dès lors que la quantité microbienne mesurée dépasse une valeur seuil. Selon un exemple alternatif ou complémentaire, une ou plusieurs mesures 22 peuvent être faites préalablement à l’alimentation électrique du réseau 10, par exemple lors d’une phase de recueil de mesures 22 préalablement à l’installation du dispositif 1. For example, measurement 22 can be made in parallel with process 2. The voltage and/or the current intensity can thus be adapted 201 in real time. Device 1 can be powered by power source 30a as soon as the measured microbial quantity exceeds a threshold value. According to an alternative or complementary example, one or more measurements 22 can be made prior to the power supply of the network 10, for example during a measurement collection phase 22 prior to the installation of the device 1.
Lors du traitement antimicrobien, le milieu environnant 4 peut être liquide et/ou gazeux, tel que l’air ambiant. Le dispositif 1 étant alimenté en courant électrique, une accumulation d’espèces 100’ issue du matériau métallique peut être induite pour désinfecter la surface d’un produit 3 comprenant le dispositif 1 et/ou une surface en contact avec le réseau 10, par exemple la peau d’un patient lorsque le produit 3 est un pansement. During the antimicrobial treatment, the surrounding medium 4 can be liquid and/or gaseous, such as ambient air. The device 1 being supplied with electric current, an accumulation of species 100 'from the metallic material can be induced to disinfect the surface of a product 3 comprising the device 1 and / or a surface in contact with the network 10, for example the skin of a patient when the product 3 is a dressing.
Selon un exemple, le substrat 11 du dispositif 1 est étanche aux liquides, de préférence au moins lorsqu’il est soumis à une pression inférieure à 2 bars. Le procédé peut être exempt d’une mise en circulation du milieu environnant 4 à travers le dispositif 1 , et plus particulièrement à travers le réseau 10. La durée de vie et l’intégrité du dispositif 1 lors de son utilisation peuvent ainsi être encore améliorées. According to one example, the substrate 11 of the device 1 is liquid-tight, preferably at least when it is subjected to a pressure of less than 2 bars. The method can be free of circulation of the surrounding environment 4 through the device 1, and more particularly through the network 10. The lifetime and the integrity of the device 1 during its use can thus be further improved. .
Plusieurs exemples de produits 3 comprenant le dispositif 1 sont maintenant décrits en référence aux figures 5 à 8. Le dispositif 1 peut être incorporé dans différents produits pour lesquels un traitement antimicrobien est cherché. Le produit 3 peut être une surface destinée à être manipulée et/ou touchée, par exemple destinée à être utilisée dans un lieu public, telle qu’une rampe d’accès. Le produit 3 peut être un dispositif médical non implantable, par exemple un pansement comme l’illustre la figure 3, un cathéter, un masque, par exemple de type masque chirurgical, ou un vêtement de compression. Le produit 3 peut être un dispositif médical implantable. Par exemple, le produit 3 est un implant recouvert par le dispositif 1. Le dispositif 1 peut être connecté électriquement à une source d’alimentation externe ou configurée pour être implantée. Selon un exemple, le produit 3 est un fil de suture, comme par exemple illustré en figure 6A et 6B. Comme l’illustre la figure 6B, le réseau 10 de nanofils 100 peut être disposé sur le pourtour externe du fil. Le fil peut par exemple être connecté électriquement à une source d’alimentation 30a par des électrodes 12 connectée à la suture. Several examples of products 3 comprising device 1 are now described with reference to FIGS. 5 to 8. Device 1 can be incorporated into various products for which an antimicrobial treatment is sought. The product 3 can be a surface intended to be handled and/or touched, for example intended to be used in a public place, such as an access ramp. Product 3 may be a medical device not implantable, for example a dressing as shown in FIG. 3, a catheter, a mask, for example of the surgical mask type, or a compression garment. Product 3 can be an implantable medical device. For example, product 3 is an implant covered by device 1. Device 1 can be electrically connected to an external power source or configured to be implanted. According to one example, the product 3 is a suture thread, as for example illustrated in FIGS. 6A and 6B. As illustrated in FIG. 6B, the network 10 of nanowires 100 can be arranged on the outer periphery of the wire. The wire can for example be electrically connected to a power source 30a by electrodes 12 connected to the suture.
Le produit 3 peut être un emballage, par exemple médical ou alimentaire. L’emballage peut être à base d’au moins un matériau plastique, un biopolymère tel que de la cellulose, par exemple l’emballage est au moins en partie en papier et/ou en carton. Au moins une face de l’emballage peut être au moins en partie recouverte par le réseau 10 de nanofils 100. Par exemple, la face de l’emballage destinée à contenir un objet, tel que de la nourriture ou un dispositif médical, est au moins en partie recouverte, de préférence totalement recouverte par le réseau 10 de nanofils 100. Selon un exemple, après avoir emballé l’objet, le dispositif 1 peut être alimenté 20 électriquement pour décontaminer son contenu. The product 3 can be packaging, for example medical or food packaging. The packaging may be based on at least one plastic material, a biopolymer such as cellulose, for example the packaging is at least partly made of paper and/or cardboard. At least one face of the packaging may be at least partially covered by the network 10 of nanowires 100. For example, the face of the packaging intended to contain an object, such as food or a medical device, is at the less partially covered, preferably completely covered by the network 10 of nanowires 100. According to an example, after having packaged the object, the device 1 can be electrically powered to decontaminate its contents.
Le produit 3 peut être un système ou une interface tactile, comme l’illustre la figure 7. La désinfection des systèmes tactiles peut être critique, notamment pour des objets manipulés fréquemment et/ou par de nombreux utilisateurs. Les systèmes tactiles peuvent en effet être un vecteur important de propagation des microbes. Selon un exemple, le produit 3 peut être un écran tactile, par exemple un écran consultable dans une salle d’opération, un téléphone portable, ou encore une tablette. Product 3 can be a touch system or interface, as shown in Figure 7. Disinfection of touch systems can be critical, especially for objects handled frequently and/or by many users. Touch systems can indeed be an important vector for the spread of microbes. According to one example, the product 3 can be a touch screen, for example a screen that can be viewed in an operating room, a mobile phone, or even a tablet.
Le produit 3 peut être un système microfluidique, comme l’illustre à titre d’exemple la figure 8. Le système microfluidique peut comprendre des canaux microfluidiques 32 configurés pour des analyses chimiques et/ou biologiques. Ce type de système microfluidique est communément désigné par le terme anglais « lab-on-a-chip ». Par exemple, le réseau 10 du dispositif 1 peut être placé au niveau d’une portion de chargement d’un échantillon d’un canal microfluidique 32. Suite au chargement d’un échantillon dans le canal microfluidique 32, le dispositif 1 peut être activé pour décontaminer un échantillon préalablement à son analyse, pour limiter les interactions entre une analyse et les microbes 40. Selon un autre exemple, la paroi d’un canal microfluidique 32 peut être couverte par le réseau 10, de sorte qu’après le passage d’un échantillon dans le canal 31 , le dispositif 1 peut être activé pour décontaminer le canal 31 avant le passage d’un échantillon suivant. Le dispositif 1 permet ainsi de minimiser les contaminations croisées. Le produit 3 peut être un système microfluidique à usage unique. La paroi d’un canal microfluidique 32 peut être couverte par le réseau 10, de sorte qu’avant le passage d’un échantillon dans le canal 31 , le dispositif 1 peut être activé pour assurer une décontamination du canal 31 et ainsi minimiser le risque d’erreur. The product 3 can be a microfluidic system, as illustrated by way of example in FIG. 8. The microfluidic system can comprise microfluidic channels 32 configured for chemical and/or biological analyses. This type of microfluidic system is commonly designated by the English term “lab-on-a-chip”. For example, array 10 of device 1 may be placed at a sample loading portion of a microfluidic channel 32. Upon loading a sample into microfluidic channel 32, device 1 may be activated to decontaminate a sample prior to its analysis, to limit the interactions between an analysis and the microbes 40. According to another example, the wall of a microfluidic channel 32 can be covered by the network 10, so that after the passage of a sample in the channel 31, the device 1 can be activated to decontaminate the channel 31 before the passage of a next sample. The device 1 thus makes it possible to minimize cross-contamination. Product 3 may be a single-use microfluidic system. The wall of a microfluidic channel 32 can be covered by the network 10, so that before a sample passes through the channel 31, the device 1 can be activated to ensure decontamination of the channel 31 and thus minimize the risk of error.
À la lecture de ces exemples, on comprend donc que la forme et la taille du dispositif 1 peuvent varier, notamment selon les applications. Au moins une voire chaque dimension du dispositif 1 peut être comprise entre plusieurs dizaines de micromètres à plusieurs décimètres. On reading these examples, it is therefore understood that the shape and size of the device 1 can vary, in particular according to the applications. At least one or even each dimension of the device 1 can be between several tens of micrometers to several decimeters.
Le produit 3 peut comprendre une source d’alimentation 30a embarquée, et de préférence en outre un dispositif de commande 30b. La source d’alimentation 30a peut comprendre une batterie, rechargeable ou non, et en complément ou en alternative un système de récupération d’énergie. Le système de récupération d’énergie peut comprendre au moins un parmi un convertisseur d’énergie mécanique, par exemple comprenant un élément piézoélectrique, un convertisseur d’énergie magnétique, un convertisseur d’énergie chimique, par exemple une biopile, et un convertisseur d’énergie thermique. La source d’alimentation 30a peut être reliée au dispositif par des câbles de connexion 300. The product 3 may comprise an on-board power source 30a, and preferably also a control device 30b. The power source 30a can comprise a battery, rechargeable or not, and in addition or as an alternative an energy recovery system. The energy harvesting system may include at least one of a mechanical energy converter, for example comprising a piezoelectric element, a magnetic energy converter, a chemical energy converter, for example a biofuel cell, and a 'thermal energy. The power source 30a can be connected to the device by connection cables 300.
Des caractéristiques structurelles du dispositif 1 sont maintenant décrites. Dans le réseau percolant 10, une pluralité de nanofils 100 peut être répartie aléatoirement à la surface du substrat 11. Les nanofils 100 sont de préférence enchevêtrés les uns avec les autres, ce qui limite leur désolidarisation du dispositif 1 et donc leur relargage dans le milieu environnant 4. L’utilisation d’un réseau 10 percolant est particulièrement avantageuse pour permettre une conductivité électrique le long du réseau 10 tout en permettant de conserver une transparence suffisante pour des applications optique, telle qu’en surface d’un système tactile, et aussi une flexibilité mécanique. Structural characteristics of device 1 are now described. In the percolating network 10, a plurality of nanowires 100 can be distributed randomly on the surface of the substrate 11. The nanowires 100 are preferably entangled with each other, which limits their separation from the device 1 and therefore their release into the medium. surrounding 4. The use of a percolating grating 10 is particularly advantageous for allowing electrical conductivity along the grating 10 while making it possible to retain sufficient transparency for optical applications, such as on the surface of a tactile system, and also mechanical flexibility.
Le réseau 10 étant alimenté électriquement pour permettre la diffusion des espèces 100’ issues du matériau métallique à partir des nanofils 100, la quantité de métal nécessaire par unité de surface peut être réduite. Il est en effet possible d’avoir une quantité de métal dans le réseau réduite par rapport aux solutions existantes et néanmoins une charge d’agent antimicrobien délivré suffisante. Since the network 10 is electrically powered to allow the diffusion of the species 100' from the metallic material from the nanowires 100, the amount of metal required per unit area can be reduced. It is indeed possible to have a reduced quantity of metal in the network compared to existing solutions and nevertheless a sufficient load of antimicrobial agent delivered.
Plus la quantité par unité de surface de nanofils est grande, plus la réserve de métal est importante et plus la durée de vie du dispositif peut être allongée. Une quantité supérieure à 0,01 g.rrr2 permet que le réseau 10 de nanofils 100 soit percolant. Une quantité inférieure à 1 g.rrr2 assure une flexibilité suffisante du réseau 10 pour éviter sa rupture lors d’une manipulation du dispositif 1 et/ou d’un produit 3 le comprenant, et limite le coût du dispositif 1. Lorsque la quantité de nanofils 100 par unité de surface est sensiblement égale à 0,1 g.m-2, un bon compromis est trouvé entre la transparence du réseau 10 et la réserve de métal utilisable. Les nanofils 100 sont à base, ou de préférence faits d’au moins un matériau métallique. Ce matériau métallique peut être choisi parmi le cuivre, le zinc, le fer, l’or, l’aluminium et préférentiellement l’argent. Les nanofils 100 peuvent être à base, ou de préférence faits de plusieurs matériaux métalliques. Les nanofils 100 peuvent être bimétalliques, par exemple à base ou faits de CuAg, CuNi. The greater the amount per unit area of nanowires, the greater the metal reserve and the longer the lifetime of the device can be extended. A quantity greater than 0.01 g.rrr 2 allows the network 10 of nanowires 100 to be percolating. A quantity of less than 1 g.rrr 2 ensures sufficient flexibility of the network 10 to prevent it from breaking when handling the device 1 and/or a product 3 comprising it, and limits the cost of the device 1. When the quantity of nanowires 100 per unit area is substantially equal to 0.1 gm -2 , a good compromise is found between the transparency of the network 10 and the usable metal reserve. The nanowires 100 are based on, or preferably made of, at least one metallic material. This metallic material can be chosen from copper, zinc, iron, gold, aluminum and preferably silver. The nanowires 100 can be based on, or preferably made of several metallic materials. The nanowires 100 can be bimetallic, for example based on or made of CuAg, CuNi.
La transparence diminue notamment de façon sensiblement linéaire avec l’augmentation de la densité superficielle massique du réseau 10 que l’on exprime en gramme par mètre carré (g.m-2). Le réseau 10 de nanofils 100 peut présenter un coefficient de transmission supérieur à 60 % pour une longueur d’onde de 550 nm. Le réseau peut notamment être utilisé pour des applications par exemple dans un produit de type écran, de film transparent disposé sur un clavier d’ordinateur, un téléphone ou encore comme film peu visible sur des surfaces opaques par exemple sur des surfaces fréquemment manipulées, telles que des poignées de porte et de fenêtre. Cette valeur peut notamment être obtenue pour une quantité de nanofils 100 par unité de surface inférieure à 0,3 g.nr2. The transparency notably decreases in a substantially linear manner with the increase in the mass surface density of the grating 10 which is expressed in grams per square meter (gm −2 ). The network 10 of nanowires 100 can have a transmission coefficient greater than 60% for a wavelength of 550 nm. The network can in particular be used for applications, for example in a product of the screen type, of transparent film placed on a computer keyboard, a telephone or even as a film which is not very visible on opaque surfaces, for example on frequently handled surfaces, such as as door and window handles. This value can in particular be obtained for a quantity of nanowires 100 per unit area of less than 0.3 g.nr 2 .
De préférence, les nanofils 100 dans le réseau 10 sont frittés, de préférence préalablement à leur couverture par la couche de protection 101. Les nanofils sont alors soudés entre eux. L’interconnexion mécanique et électrique des nanofils 100 dans le réseau 10 est ainsi améliorée. Preferably, the nanowires 100 in the network 10 are sintered, preferably prior to their covering by the protective layer 101. The nanowires are then welded together. The mechanical and electrical interconnection of the nanowires 100 in the network 10 is thus improved.
Selon un exemple, le réseau 10 de nanofils 100 présente à température ambiante une résistance électrique inférieure à 104 Q mesurée entre deux points séparés par une distance centimétrique. La résistance du réseau peut être adaptée selon le métal utilisé, la quantité par unité de surface des nanofils 100 et leur frittage. De préférence, le réseau 10 de nanofils 100 présente une résistance électrique compris entre 0,1 Q et 104 Q. Le réseau peut présenter une résistance électrique surfacique inférieure à 10 000 Q/carré (communément désignée par Q/n ou Q/sq). La résistance surfacique permet de s’affranchir des dimensions du dispositif et aussi des résistances de contact entre les pointes et l’échantillon. Elle correspond à la résistance du réseau 10 divisée par son rapport de forme (sa longueur divisée par sa largeur prise dans le plan d’extension principale du réseau). According to one example, the network 10 of nanowires 100 has, at room temperature, an electrical resistance of less than 10 4 Q measured between two points separated by a distance of one centimeter. The resistance of the network can be adapted according to the metal used, the quantity per surface unit of the nanowires 100 and their sintering. Preferably, the network 10 of nanowires 100 has an electrical resistance of between 0.1 Q and 10 4 Q. The network may have a surface electrical resistance of less than 10,000 Q/square (commonly designated by Q/n or Q/sq ). The surface resistance makes it possible to overcome the dimensions of the device and also the contact resistances between the tips and the sample. It corresponds to the resistance of network 10 divided by its aspect ratio (its length divided by its width taken in the main extension plane of the network).
Le réseau 10 présente de préférence une flexibilité mécanique avec un rayon de courbure sans rupture significative du réseau 10 pouvant atteindre 1 mm. Sous l’application d’une force d’étirement du réseau 10, le réseau 10 peut présenter une capacité d’extension pouvant aller jusqu’à quelques dizaines de % de sa longueur initiale. L’une et/ou l’autre de ses caractéristiques est particulièrement avantageuse pour un produit tel qu’un emballage, des dispositifs médicaux et des systèmes tactiles. The grating 10 preferably has mechanical flexibility with a radius of curvature without significant rupture of the grating 10 being able to reach 1 mm. Under the application of a stretching force of the grating 10, the grating 10 can have an extension capacity that can go up to a few tens of % of its initial length. One and/or other of its characteristics is particularly advantageous for a product such as packaging, medical devices and tactile systems.
Comme énoncé précédemment, la couche de protection 101 permet d’augmenter la stabilité thermique, électrique et chimique des nanofils 100. La couche de protection 101 est en outre configurée pour être perméables aux espèces 100’ issues du matériau métallique, au moins lors de l’alimentation en courant du dispositif 1. La nature et l’épaisseur e i de la couche mince 101 peut être adaptée en fonction de la tension à appliquer au réseau 10, de son aptitude à laisser diffuser les espèces 100’ issue du matériau métallique et de l’efficacité de l’activité antimicrobienne recherchée. As stated previously, the protective layer 101 makes it possible to increase the thermal, electrical and chemical stability of the nanowires 100. The protective layer 101 is also configured to be permeable to the species 100' originating from the metallic material, at least during the current supply to device 1. The nature and thickness e i of thin layer 101 can be adapted according to the voltage to be applied to network 10, its ability to let species 100 'from the metallic material diffuse and the efficacy of the desired antimicrobial activity.
La couche de protection 101 peut présenter une perméabilité à l’argent qui variera selon la nature chimique, les conditions de dépôt et l’épaisseur de la couche 101. La valeur de la perméabilité de la couche de protection 101 peut plus particulièrement être ajustée de façon à optimiser le fonctionnement du dispositif pour l’application visée. La température de référence utilisée dépendra aussi du dispositif et du fluide avec lequel le dispositif est en contact, ainsi que de l’application visée. La couche de protection 101 peut être moins conductrice électriquement que le matériau métallique des nanofils 100. De préférence, la couche de protection 101 est isolante électriquement. La couche de protection 101 peut être inorganique, organique ou un hybride organique et inorganique. La couche de protection 101 peut être à base d’au moins un parmi un oxyde, un nitrure et un carbure, par exemple de métal, un matériau comprenant l’élément carbone, un fluorure et un polymère. La couche de protection 101 peut être à base d’au moins un parmi des oxydes de zinc, d’aluminium telle que l’alumine, d’étain et de titane, plus particulièrement de formule ZnO, AI2O3, SnC>2, "IÏO2. D’autres matériaux peuvent être envisagés, tels que de la nanocellulose, ou encore des réseaux métallo-organiques (communément désigné en anglais par metalorganic frameworks, abrégé MOF). The protective layer 101 may have a permeability to silver which will vary according to the chemical nature, the deposition conditions and the thickness of the layer 101. The value of the permeability of the protective layer 101 can more particularly be adjusted from so as to optimize the operation of the device for the intended application. The reference temperature used will also depend on the device and the fluid with which the device is in contact, as well as on the intended application. Protective layer 101 may be less electrically conductive than the metallic material of nanowires 100. Preferably, protective layer 101 is electrically insulating. The protective layer 101 can be inorganic, organic or an organic and inorganic hybrid. The protective layer 101 can be based on at least one of an oxide, a nitride and a carbide, for example metal, a material comprising the element carbon, a fluoride and a polymer. The protective layer 101 can be based on at least one of oxides of zinc, aluminum such as alumina, tin and titanium, more particularly of formula ZnO, Al2O3, SnC>2, "IÏO2 Other materials can be envisaged, such as nanocellulose, or even metallo-organic networks (commonly designated in English by metalorganic frameworks, abbreviated MOF).
La couche de protection 101 peut présenter une épaisseur configurée de sorte que, lorsque le réseau de nanofils n’est pas alimenté en courant, la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant est au moins 10 fois inférieure à la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant, lorsque le réseau de nanofils est alimenté en courant. Selon un exemple plus particulier, la couche de protection 101 peut présenter une épaisseur configurée de sorte que, lorsque le réseau de nanofils n’est pas alimenté en courant, la concentration d’espèces issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant est sensiblement nulle. Ainsi, le relargage non désiré d’agent antimicrobien dans le milieu environnant est encore minimisé. The protective layer 101 may have a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding environment is at least 10 times lower than the concentration species from the metallic material released into the surrounding environment, when the network of nanowires is supplied with current. According to a more specific example, the protective layer 101 may have a thickness configured so that, when the network of nanowires is not supplied with current, the concentration of species from the metallic material released into the surrounding medium is substantially zero. . Thus, the unwanted release of antimicrobial agent into the surrounding environment is further minimized.
La couche de protection peut présenter une épaisseur inférieure ou égale à 100 pm. La couche de protection peut présenter une épaisseur supérieure ou égale à 2 nm. La couche de protection 101 peut présenter une épaisseur sensiblement comprise entre 2 nm et 1 pm, de préférence entre 10 et 500 nm, de préférence entre 10 et 200 nm et plus préférentiellement encore sensiblement égale à 50 nm ou 100 nm. Une épaisseur de 2 nm assure une couverture sensiblement complète des nanofils par rapport au milieu environnant. Une épaisseur inférieure à 400 nm assure une bonne perméabilité des espèces issues du matériau métallique à travers la couche de protection, lors de l’alimentation électrique. Une épaisseur entre 10 et 200 nm, de préférence entre 10 et 100 nm, et plus préférentiellement encore sensiblement égale à 50 nm, constitue un bon compromis entre la stabilisation du matériau métallique des nanofils 100 et une bonne perméabilité des espèces 100’ issues du matériau métallique à travers la couche de protection 101 , lors de l’alimentation électrique. Ainsi, la protection des nanofils 100 du milieu environnant 4 est améliorée, tout en permettant un traitement antimicrobien efficace. Afin de maximiser la couverture des nanofils 100 par la couche de protection 101 , la couche de protection 101 est de préférence conforme, c’est à dire que la couche 101 présente, aux tolérances de fabrication près, une épaisseur identique malgré les changements de direction de la surface des nanofils 100. The protective layer may have a thickness less than or equal to 100 μm. The protective layer may have a thickness greater than or equal to 2 nm. The protective layer 101 may have a thickness substantially between 2 nm and 1 μm, preferably between 10 and 500 nm, preferably between 10 and 200 nm and even more preferably substantially equal to 50 nm or 100 nm. A thickness of 2 nm ensures substantially complete coverage of the nanowires with respect to the surrounding medium. A thickness of less than 400 nm ensures good permeability of the species originating from the metallic material through the protective layer, during the electrical supply. A thickness between 10 and 200 nm, preferably between 10 and 100 nm, and even more preferably substantially equal to 50 nm, constitutes a good compromise between the stabilization of the metallic material of the nanowires 100 and a good permeability of the species 100' from the material metal through the protective layer 101, during the power supply. Thus, the protection of the nanowires 100 from the surrounding environment 4 is improved, while allowing effective antimicrobial treatment. In order to maximize the coverage of the nanowires 100 by the protective layer 101, the protective layer 101 is preferably compliant, that is to say that the layer 101 has, within manufacturing tolerances, an identical thickness despite the changes in direction. of the surface of the nanowires 100.
Le substrat 11 peut être à base d’au moins un polymère synthétique ou naturel, par exemple de papier, de verre, de métal, ou en céramique. Selon un exemple, le substrat 11 peut être un substrat 11 adhésif, permettant l’adhésion du dispositif 1 sur un objet lors de sa mise en place 24 sur l’objet. The substrate 11 can be based on at least one synthetic or natural polymer, for example paper, glass, metal, or ceramic. According to one example, the substrate 11 can be an adhesive substrate 11, allowing the device 1 to adhere to an object when it is placed 24 on the object.
Nous décrivons maintenant la fabrication du dispositif 1 , selon un exemple de réalisation. Les nanofils 100 peuvent être déposés sur le substrat 11. Lors de ce dépôt, une suspension organique, par exemple en éthanol ou isopropanol, ou aqueuse de nanofils 100 peut être déposée un premier temps par dépôt par spray (communément désigné par le terme anglais « spray-coating »), par dépôt à la tournette (communément désigné par le terme anglais « spin-coating ») ou par enduction. Les nanofils 100 peuvent ensuite être frittés, notamment par recuit thermique ou par traitement plasma. We now describe the manufacture of the device 1, according to an example embodiment. The nanowires 100 can be deposited on the substrate 11. During this deposition, an organic suspension, for example in ethanol or isopropanol, or aqueous of nanowires 100 can be deposited initially by spray deposition (commonly referred to by the English term " spray-coating”), by spin-coating (commonly referred to as “spin-coating”) or by coating. The nanowires 100 can then be sintered, in particular by thermal annealing or by plasma treatment.
Suite au frittage, la couche de protection 101 peut être déposée par dépôt de couches atomiques (communément désigné par le terme anglais « atomic layer deposition »), spatial ou non, par dépôt électrochimique, par spin-coating, spray-coating ou par impression. Following sintering, the protective layer 101 can be deposited by deposition of atomic layers (commonly referred to by the English term "atomic layer deposition"), spatial or not, by electrochemical deposition, by spin-coating, spray-coating or by printing. .
Les électrodes 12 peuvent être connectées au réseau 10 après ou de préférence avant le dépôt de la couche de protection 101 . The electrodes 12 can be connected to the network 10 after or preferably before the deposition of the protective layer 101 .
Au vu de la description qui précède, il apparaît clairement que l’invention propose un procédé et un produit améliorant le traitement antimicrobien d’un milieu par un dispositif comprenant un réseau de nanofils d’argent, et notamment pour augmenter la durée de vie du dispositif, limiter le relargage non désiré d’agent antimicrobien dans le milieu environnant, et assurer un traitement antimicrobien efficace du milieu. In view of the preceding description, it clearly appears that the invention proposes a method and a product improving the antimicrobial treatment of an environment by a device comprising a network of silver nanowires, and in particular to increase the lifetime of the device, limit the undesired release of antimicrobial agent into the surrounding environment, and ensure effective antimicrobial treatment of the environment.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par l’invention. La présente invention ne se limite pas aux exemples précédemment décrits. Bien d’autres variantes de réalisation sont possibles, par exemple par combinaison de caractéristiques précédemment décrites, sans sortir du cadre de l’invention. En outre, les caractéristiques décrites relativement à un aspect de l’invention peuvent être combinées à un autre aspect de l’invention. Notamment, le procédé peut comprendre toute étape résultant de la mise en œuvre d’une caractéristique du dispositif et/ou du produit le comprenant. Le produit peut comprendre toute caractéristique du dispositif décrite en référence au procédé, et toute caractéristique permettant la mise en œuvre d’une étape du procédé. The invention is not limited to the embodiments described above and extends to all the embodiments covered by the invention. The present invention is not limited to the examples described above. Many other variant embodiments are possible, for example by combining characteristics previously described, without departing from the scope of the invention. Furthermore, the characteristics described in relation to one aspect of the invention can be combined with another aspect of the invention. In particular, the method may include any step resulting from the implementation of a characteristic of the device and/or of the product comprising it. The product may include any characteristic of the device described with reference to the method, and any characteristic allowing the implementation of a step of the method.
LISTE DES REFERENCES NUMERIQUES LIST OF DIGITAL REFERENCES
1 Dispositif 1 Device
10 Réseau 10 Network
100 Nanofils 100 Nanowires
100’ Espèce issue du matériau métallique 100’ Species from metallic material
101 Couche de protection 101 Protective layer
102 Extrémité 102 End
11 Substrat 11 Substrate
110 Face supérieure 110 Upper side
12 Électrode 12 Electrode
2 Procédé 2 Process
20 Alimentation du réseau 20 Mains supply
201 Variation de l’un parmi la tension électrique et l’intensité du courant201 Variation of one of electric voltage and current intensity
21 Arrêt de l’alimentation 21 Power off
22 Mesure d’une quantité microbienne 22 Measurement of a microbial quantity
23 Fourniture du dispositif 23 Provision of the device
24 Disposition du dispositif sur un substrat 24 Arrangement of the device on a substrate
3 Produit 3 Product
30a Source d’alimentation 30a Power source
30b Dispositif de commande 30b Control device
301 Circuit 301 Tour
302 Mémoire 302 Memory
300 Câble de connexion 300 connection cable
31 Dispositif de mesure 31 Measuring device
32 Canal microfluidique 32 Microfluidic Channel
4 Milieu environnant 4 Surrounding environment
40 Microbe 40 Microbe
5 Tension appliquée 5 Voltage applied
6 Activité microbienne 6 Microbial activity

Claims

23 23
REVENDICATIONS
1) Procédé (2) de traitement antimicrobien utilisant un dispositif (1) comprenant : 1) Method (2) of antimicrobial treatment using a device (1) comprising:
• un réseau (10) percolant de nanofils (100), déposé sur au moins une face (110) d’un substrat (11), les nanofils (100) étant à base d’au moins un matériau métallique électriquement conducteur, les nanofils (100) étant recouverts d’une couche de protection (101) destinée à être en contact avec un milieu environnant (4) comprenant des microbes (40), • a percolating network (10) of nanowires (100), deposited on at least one face (110) of a substrate (11), the nanowires (100) being based on at least one electrically conductive metallic material, the nanowires (100) being covered with a protective layer (101) intended to be in contact with an surrounding medium (4) comprising microbes (40),
• au moins une électrode (12) électriquement connectée au réseau (10) de nanofils (100), le procédé (2) comprenant au moins une alimentation (20) en courant électrique du réseau (10) de nanofils (100) par une source d’alimentation (30a) électrique reliée électriquement à l’au moins une électrode (12), pour chauffer par effet Joule le réseau (10) de nanofils (100) de façon à provoquer la migration d’espèces (100’) issues du matériau métallique depuis les nanofils (100), à travers la couche de protection (101), et leur libération dans le milieu environnant (4), et l’alimentation (20) en courant électrique du réseau (10) de nanofils (100) par la source d’alimentation (30a) électrique comprend une modulation (201) dans le temps d’au moins un paramètre parmi la tension et l’intensité du courant. • at least one electrode (12) electrically connected to the network (10) of nanowires (100), the method (2) comprising at least one supply (20) of electric current to the network (10) of nanowires (100) by a source power supply (30a) electrically connected to the at least one electrode (12), for heating by Joule effect the network (10) of nanowires (100) so as to cause the migration of species (100') from the metallic material from the nanowires (100), through the protective layer (101), and their release into the surrounding medium (4), and the supply (20) of electric current to the network (10) of nanowires (100) by the electric power source (30a) comprises a modulation (201) in time of at least one parameter among the voltage and the intensity of the current.
2) Procédé (2) selon la revendication précédente, dans lequel la modulation (201) de l’au moins un paramètre comprend au moins deux valeurs non nulles et distinctes l’une de l’autre de l’au moins un paramètre, de façon à induire deux flux d’intensités distinctes de migration d’espèces (100’) issues du matériau métallique. 2) Method (2) according to the preceding claim, in which the modulation (201) of the at least one parameter comprises at least two non-zero and distinct values from each other of the at least one parameter, of so as to induce two fluxes of distinct species migration intensities (100') originating from the metallic material.
3) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la modulation (201) est configurée de sorte que l’alimentation (20) en courant électrique du réseau (10) est discontinue, le réseau (10) étant alimenté de façon discontinue. 3) Method (2) according to any one of the preceding claims, in which the modulation (201) is configured so that the supply (20) of electrical current to the network (10) is discontinuous, the network (10) being discontinuously fed.
4) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel, le procédé (2) comprenant en outre au moins une mesure (22) d’une donnée fonction d’une quantité de microbes (40) présents dans le milieu environnant (4), l’alimentation (20) en courant électrique du réseau (10) de nanofils (100) est fonction de ladite donnée mesurée, ladite donnée étant par exemple la quantité de microbes. 4) Method (2) according to any one of the preceding claims, in which the method (2) further comprising at least one measurement (22) of a data function of a quantity of microbes (40) present in the surrounding environment (4), the electric current supply (20) to the network (10) of nanowires (100) is a function of said measured datum, said datum being for example the quantity of microbes.
5) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le milieu environnant (4) comprenant des microbes (40) est un milieu solide, tel que le substrat (11), ou gazeux, telle qu’une atmosphère ambiante, ou un milieu liquide. 6) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le substrat (11) du dispositif (1) est étanche aux liquides, de préférence au moins lorsqu’il est soumis à une pression inférieure à 2 bars. 5) Method (2) according to any one of the preceding claims, wherein the surrounding medium (4) comprising microbes (40) is a solid medium, such as the substrate (11), or gaseous, such as an atmosphere ambient, or a liquid medium. 6) Process (2) according to any one of the preceding claims, in which the substrate (11) of the device (1) is impermeable to liquids, preferably at least when it is subjected to a pressure of less than 2 bars.
7) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau (10) de nanofils (100) du dispositif présente une résistance électrique surfacique inférieure à 104 Q/carré à température ambiante. 7) Process (2) according to any one of the preceding claims, in which the network (10) of nanowires (100) of the device has a surface electrical resistance of less than 10 4 Q/square at room temperature.
8) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le réseau (10) de nanofils (100) présente un coefficient de transmission de rayon lumineux supérieur à 60 % pour une longueur d’onde de 550 nm. 8) Process (2) according to any one of the preceding claims, in which the network (10) of nanowires (100) has a light ray transmission coefficient greater than 60% for a wavelength of 550 nm.
9) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’au moins un matériau métallique des nanofils (100) est choisi parmi le cuivre, le zinc, le fer, l’or, l’aluminium et l’argent. 9) Process (2) according to any one of the preceding claims, in which the at least one metallic material of the nanowires (100) is chosen from copper, zinc, iron, gold, aluminum and 'money.
10) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de protection (101) est à base d’au moins un parmi un oxyde, un nitrure, un carbure, un matériau comprenant l’élément carbone, un fluorure, et un polymère. 10) Process (2) according to any one of the preceding claims, in which the protective layer (101) is based on at least one of an oxide, a nitride, a carbide, a material comprising the element carbon, a fluoride, and a polymer.
11) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de protection (101) présente une épaisseur (e i) comprise entre 2 nm et 1 pm, de préférence entre 10 et 500 nm et plus préférentiellement encore sensiblement égale à 50 nm. 11) Process (2) according to any one of the preceding claims, in which the protective layer (101) has a thickness (e i) of between 2 nm and 1 μm, preferably between 10 and 500 nm and more preferably still substantially equal to 50 nm.
12) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de protection (101) présente une épaisseur (e i) configurée de sorte que, lorsque le réseau (10) de nanofils (100) n’est pas alimenté en courant, la concentration d’espèces (100’) issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant (4) est au moins 10 fois inférieure à la concentration d’espèces (100’) issues du matériau métallique libérée dans le milieu environnant (4), lorsque le réseau (10) de nanofils (100) est alimenté en courant. 12) Method (2) according to any one of the preceding claims, in which the protective layer (101) has a thickness (e i) configured so that, when the network (10) of nanowires (100) is not powered, the concentration of species (100') from the metallic material released into the surrounding medium (4) is at least 10 times lower than the concentration of species (100') from the metallic material released into the surrounding medium (4), when the network (10) of nanowires (100) is supplied with current.
13) Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une quantité par unité de surface de nanofils (100) dans le réseau (10) est comprise entre 0,01 et 1 g.m-2, de préférence sensiblement égale à 0,1 g.nr2. 13) Process (2) according to any one of the preceding claims, in which a quantity per unit area of nanowires (100) in the network (10) is between 0.01 and 1 gm -2 , preferably substantially equal at 0.1 g.nr 2 .
14) Produit (3) comprenant un dispositif (1) comprenant un réseau (10) percolant de nanofils (100) déposé sur au moins une face d’un substrat (11), les nanofils (100) étant à base d’au moins un matériau métallique électriquement conducteur, les nanofils (100) étant recouverts d’une couche de protection (101) destinée à être en contact avec un milieu environnant (4) comprenant des microbes (40), caractérisé en ce que le dispositif (1) comprend au moins une électrode (12) électriquement connectée au réseau (10) de nanofils (100), apte à être reliée électriquement à une source d’alimentation (30a) électrique, le dispositif (1) étant configuré de sorte que le réseau (10) de nanofils (100) est apte à être chauffé par effet Joule de façon à provoquer la migration d’espèces (100’) issues du matériau métallique depuis les nanofils et à travers la couche de protection (101) et jusqu’au milieu environnant (4), et le dispositif (1) est configuré pour coopérer avec la source d’alimentation (30a) électrique de façon à, lors de l’utilisation du dispositif (1), moduler le courant électrique de façon à moduler la migration des espèces (100’) issues du matériau métallique. 15) Produit (3) selon la revendication précédente, le produit (3) étant choisi parmi un système microfluidique, une surface destinée à être utilisée dans un lieu public, une interface tactile, un dispositif médical et un emballage. 14) Product (3) comprising a device (1) comprising a percolating network (10) of nanowires (100) deposited on at least one face of a substrate (11), the nanowires (100) being based on at least an electrically conductive metallic material, the nanowires (100) being covered with a protective layer (101) intended to be in contact with an surrounding medium (4) comprising microbes (40), characterized in that the device (1) comprises at least one electrode (12) electrically connected to the network (10) of nanowires (100), adapted to be electrically connected to an electrical power source (30a), the device (1 ) being configured so that the network (10) of nanowires (100) is capable of being heated by the Joule effect so as to cause the migration of species (100') originating from the metallic material from the nanowires and through the layer of protection (101) and to the surrounding medium (4), and the device (1) is configured to cooperate with the electrical power source (30a) so as to, during use of the device (1), modulate the electric current so as to modulate the migration of the species (100') from the metallic material. 15) Product (3) according to the preceding claim, the product (3) being chosen from a microfluidic system, a surface intended to be used in a public place, a touch interface, a medical device and packaging.
16) Produit (3) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, le produit (3) comprenant une source d’alimentation électrique (30a) embarquée et électriquement connectée à l’au moins une électrode (12). 16) Product (3) according to any one of the two preceding claims, the product (3) comprising an electrical power source (30a) on board and electrically connected to the at least one electrode (12).
17) Produit (3) selon l’une quelconque des trois revendications précédentes, dans lequel le dispositif (1) présente au moins une dimension comprise entre une dizaine de micromètres et plusieurs dizaines de décimètres. 17) Product (3) according to any one of the three preceding claims, wherein the device (1) has at least one dimension of between about ten micrometers and several tens of decimeters.
PCT/EP2022/082393 2021-11-19 2022-11-18 Method for anti-microbial treatment using a device comprising a percolating network of nanowires, and product comprising the device WO2023089089A1 (en)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR2112252 2021-11-19
FR2112252A FR3129289B1 (en) 2021-11-19 2021-11-19 Antimicrobial treatment method using a device comprising a percolating network of nanowires, and product comprising the device

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