Brevet FR3099645A1 — publié le 20210205

Description Titre de l'invention : BIOCATHODE ENZYMATIQUE, SON PROGEDE DE FABRICATION AINSI QUE BIOPILE A COM- BUSTIBLE ET BIOCAPTEUR COMPORTANT CETTE BIOCATHODE ENZYMATIQUE [0001] La présente invention concerne une biocathode enzymatique, son procédé de fa- brication ainsi qu'une biopile à combustible la comportant pour son application à la conversion d'énergie et un biocapteur la comportant pour son application à la détection. [0002] Une pile à combustible est une pile électrique qui, contrairement aux piles de stockage, peut être alimentée en un combustible de manière continue de telle sorte que la sortie de puissance électrique est entretenue indéfiniment. (CONNIHAN M.A., (1981) Dictionary of Energy, Routledge and Kegan Paul). Elles convertissent l'énergie chimique de combustible en énergie électrique par les réactions électrochimiques de combustible et. d'un oxydant. Une pile à combustible est constituée par deux électrodes - une anode émettrice d'électrons et une cathode réceptrice d'électrons - , séparées par un électrolyte permettant le passage des ions. A l'anode et à la cathode respectivement, se réalisent une oxydation du combustible (anode) et une réduction de l'oxydant (cathode). Les réactions d'oxydation et de réduction aux électrodes nécessitent l'utilisation de catalyseurs métalliques ou moléculaires. [0003] Une pile à biocombustible enzymatique (Enzymatic Biofuel Cell - EBFC) est une sous-classe des piles à combustible, reposant sur des enzymes redox purifiées pour effectuer des réactions électrocatalytiques (voir Figure 1 du dessin annexé). Lorsque l'on prend en considération la sortie de puissance, les EBFC ne peuvent pas rivaliser avec les piles à combustible classiques qui sont capables de délivrer des densités de puissance allant jusqu'au W/cm2 1000 fois supérieures aux puissances délivrées par les biopiles enzymatiques. Cependant, par comparaison avec les catalyseurs métalliques, l'attractivité des enzymes repose sur leur spécificité élevée envers leurs substrats respectifs et leur capacité à obtenir des rendements catalytiques élevés dans des conditions douces (20-40 °C. dans une plage de pH raisonnable de 5-8 ou même à un pH neutre). Par conséquent, de tels générateurs électrochimiques sont envisagés pour fonctionner dans des milieux complexes tels que des fluides physiologiques ou des végétaux. [0004] Dans le cas de piles à combustible enzymatiques, le combustible le plus largement étudié est le glucose, mais d'autres combustibles importants tels que l'éthanol, le lactate ou le glycérol sont également de nouveaux combustibles pour collecter de 2 l'énergie à partir de la biomasse. [0005] L'oxydant est souvent le dioxygène ou le peroxyde d'hydrogène, car ces deux substrats ont un potentiel de réduction plus élevé. En effet, la tension d'une pile à combustible est la différence entre le potentiel de réduction de l'oxydant et le potentiel d'oxydation du combustible. Ainsi, pour fonctionner, une pile à combustible doit utiliser un oxydant ayant un potentiel de réduction supérieur au potentiel d'oxydation du combustible. Pour cette raison, le nombre d'oxydants utilisés est très limité, car peu de substrats ont un potentiel de réduction élevé. De plus, dans le cas de l'incombustible implantable, le seul oxydant disponible dans un corps vivant est l'oxygène. En outre, le dioxygène disponible est limité par sa faible concentration en raison de sa faible solubilité dans l'eau : 0,2 mM et seulement 0,05 mM dans un corps vivant (Challenges for successful implantation of biofuel cells, A. Zehda, .1-P Alcaraz, P. Vadgama, S. Shleev, P. Cinquin, D.K. Martin, Bioelectrochemistry, pages 57-72 (2018). [0006] La faible concentration en dioxygène amène souvent la hiocathode à être l'électrode limitante dans les biopiles. [0007] Les piles à biocombustible implantables, et même non implantablcs, présentent donc une performance limitée par le faible taux de concentration en dioxygène dans un fluide physiologique (0,05 mM) ou dans l'eau (0,2 mM). En effet, la concentration en dioxygène est 100 fois plus faible que le taux de glucose dans le corps (5 mM), ce qui présente un problème majeur car cette faible concentration en dioxygène limite la performance en termes de puissance électrique délivrée. Shleev et al (S. Shleev, Quo Vadis, Implanted Fuel Cell ChemPlusChern 2017, 82, 522-539) ont démontré que, dans le cas de piles à biocombustible glucose implantables, la faible concentration en dioxygène limite la densité de courant délivrée par la pile à biocombustible glucose à 40 pA/cm2. Ainsi, l'augmentation de la performance de la pile à biocombustible glucose implantable nécessite l'utilisation d'une cathode ayant une aire de surface élevée. Par exemple, pour alimenter un dispositif médical consommant 1 mW, une pile à biocombustible glucose fonctionnant à 300 mV doit avoir une biocathode ayant une aire de surface d'environ 400 cm2, ce qui est, d'un point de vue médical, une sérieuse contrainte envers l'espace disponible dans le corps pour l'implantation de la pile à biocombustible glucose. Pour cette raison, il est connu, dans le cas de biocombustible glucose implantable, que la faible concentration en oxygène liée à sa faible solubilité dans l'eau (0,2 mM) amène la biocathode à être l'électrode limitante dans la pile à biocombustible. [0008] Les biocapteurs de glucose existants sont basés sur la mesure de courant d'oxydation de glucose souvent à un potentiel positif. Ces biocapteurs de glucose souffrent du courant d'oxydation de molécules interférentes présentes dans un fluide physiologique, ce qui diminue la sensibilité des biocapteurs (voir Figure 3 du dessin annexé). 3 [0009] La présente invention a pour but de résoudre les inconvénients qui viennent d'être exposés pour les hiopiles et les biocaptcurs et propose à cet effet une nouvelle architecture de hiocathodc enzymatique capable d'utiliser le glucose ou un aldéhyde comme oxydant (voir Figure 2) avec une catalyse de réduction du glucose à une tension relativement élevée. [0010] Ainsi, la hiocathodc enzymatique selon l'invention est capable de convertir l'énergie chimique du glucose ou d'un aldéhyde en énergie électrique par l'intermédiaire d'une réduction enzymatique de glucose ou de l'aldéhyde. En effet, cette hiocathodc utilise le glucose ou un aldéhyde comme oxydant, cc qui permet la construction d'une pile à biocombustible glucose implantable fonctionnant à 100 % avec le glucose sans besoin de dioxygène. [0011] L'utilisation de glucose comme oxydant dans un biocombustible glucose implantablc permet d'augmenter considérablement les performances de la pile à hiocomhustihlc. De plus, la pile à biocombustible glucose implantablc peut être utilisée comme source d'énergie pour produire du dioxygènc in-vivo. [0012] La hiocathodc selon l'invention peut également être utilisée pour concevoir une pile à l'incombustible fonctionnant dans des conditions anaérobies (par exemple : sous l'eau, mines, conditions spéciales). Dans ce cas, la pile à combustible utilisera le glucose ou autre composé de biomasse comme oxydant à la biocathode et aussi comme réducteur à la bioanode. [0013] De plus, la biocathode selon l'invention offre la possibilité de mesurer un taux de glucose à un potentiel très faible par la mesure d'un courant de réduction de glucose, ce qui empêche l'interférence d'oxydation liée à des molécules interférentes. La biocathode fonctionne dans un mode de réduction à un potentiel éloigné du potentiel d'oxydation de molécules interférentes présentes dans un fluide physiologique ce qui permet d'augmenter la sensibilité et la durée de vie du biocapteur (voir Figure 4). [0014] La présente invention a donc d'abord pour objet une biocathode enzymatique à biomasse à base de monosaccharide, de cétone ou d'aldéhyde caractérisée par le fait qu'elle comporte : [0015] un support conducteur collecteur ; disposées sur ledit support conducteur collecteur et étant liées avec lui, des particules conductrices ; une aldose réductase disposée sur lesdites particules conductrices, étant liée avec elles par adsorption et étant accessible en surface au réactif monosaccharide, cétone ou aldéhyde destiné à être réduit lors du fonctionnement de la biocathode. [0016] Le support conducteur collecteur peut avantageusement être choisi parmi : [0017] les feuilles continues de carbone, de graphène ou de graphite ; les feuilles continues d'un métal, tel que l'or ; les feuilles continues d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) ; et les tissus non tissés de fibres de carbone. [0018] Les particules conductrices peuvent avantageusement être choisies parmi les particules de nanotuhes de carbone, de graphènc, de graphite, de noir de carbone ou de carbone mésoporeux, en particulier de nanotuhes de carbone multiparois (MWCNT - Multiwalled carbon nanotuhes). [0019] A l'aldose réductase est avantageusement associé son cofacteur nicotinamide adénine dinucléotide phosphate (NADPH), auquel cas la hiocathode peut comporter au moins un agent de régénération dudit cofacteur NADPH en catalysant sa réduction à la surface de la hiocathode, ledit agent de régénération permettant une électrorégénération ou une photorégénération, étant dans ce cas photosensible. [0020] L'agent de régénération peut être un agent d'électrorégénération du cofacteur NADPH à la surface de la hiocathode, ledit agent d'électrorégénération étant au moins un polymère redox notamment choisi parmi le benzylpropylviologène, un polymère polysiloxane viologène, la polyaniline ou le polypyrrole. [0021] L'agent de régénération peut être un agent photosensible de régénération du cofacteur NADPH à la surface de la hiocathode, ledit agent photosensible étant au moins un polymère photosensible redox notamment choisi parmi les polymères de vert de méthylène, de bleu de méthylène, de rouge neutre, la polyaniline et le polypyrrole. [0022] L'agent photosensible peut également être au moins un composé photosensible non polymère choisi notamment parmi la chlorophylle, Facridine, le (pentaméthylcyclopentadiény1-2,2V-bipyridine aqua) rhodium (III) et la proflavine. [0023] Audit composé photosensible non polymère peut avantageusement être associé au moins un donneur d'électrons choisi notamment parmi la vitamine C, le ferrocène, l'hydrate de l'acide 8-hydroxyquinoléine-5-sulfonique et une quinone, ledit donneur d'électrons étant capable, une fois oxydé par ledit composé photosensible, de se réduire à la surface de la biocathode. [0024] L'agent photosensible peut également être au moins une protéine de photosynthèse choisie notamment parmi la ferrodoxine et la ferrodoxine-NADP-réductase. [0025] Dans un mode de réalisation particulier : [0026] a. l'aldose réductase ; ou b. l'aldose réductase et son cofacteur NADPH ; ou c. l'aldose réductase et son cofacteur NADPH et au moins un agent de régénération dudit cofacteur, et le cas échéant au moins un donneur d'électrons dans le cas où l'agent de régénération est un agent photosensible de régénération et est un composé photosensible non polymère, [0027] peut ou peuvent être encapsulés dans une enveloppe protectrice capable de laisser passer les réactifs et produits de réaction, mais ne laissant pas passer (a), (h) ou (c). [0028] Dans le cas où le ou les agents de régénération est ou sont au moins un polymère redox, l'aldose réductase et son cofacteur peuvent être renfermés dans ledit ou lesdits polymères redox, lesquels jouent le rôle d'enveloppe protectrice, et peuvent être disposés sous la forme d'une couche déposée sur les particules conductrices. [0029] L'enveloppe protectrice peuvent être en chitosanc, Nafion, polypyrrole, acide poly- acrylique. [0030] L'invention porte également sur un procédé de fabrication d'une biocathode telle que définie ci-dessus, caractérisé par le fait que : [0031] A. sur un support conducteur collecteur, on fixe des particules conductrices par pulvérisation ou impression d'une encre ou d'une pâte à hase de ces particules dispersées dans de l'eau et un tensio-actif ou un polymère ou un gel, puis séchage de ladite encre ou de ladite pâte ; et ensuite B. on dépose sur lesdites particules conductrices : [0032] a. une aldose réductase, ou h. une aldose réductase et son cofacteur NADPH, ou c. une aldose réductase, son cofacteur NADPH et un agent de régénération du cofacteur, [0033] au moins l'un parmi (a), (h) et (c) pouvant être déposés à l'état encapsulé dans une enveloppe apte à laisser passer les réactifs et produits de réaction mais ne laissant pas passer respectivement (a), (b) ou (c), ou [0034] une étape d'encapsulation pouvant être ensuite effectuée pour encapsuler (a), (b) ou (c). [0035] A l'étape (B), dans le cas où l'agent de régénération du cofacteur est un polymère redox, on peut déposer ce dernier sur les particules conductrices par électropolymérisation ou électrodéposition ou autre méthode électrochimique telle que la voltamétrie cyclique ou chronoampérométrie ou chronopotentiométrie, dans le cas où, à l'aldose réductase, est associé son cofacteur NADPH, le cas échéant avec une ou des protéines, le polymère redox pouvant aussi être déposé par des procédés de polymérisation chimique, en présence d'un élément oxydant, comme le chlorure de fer. [0036] La présente invention a aussi pour objet une biopile à combustible comportant une anode ou bioanode et une biocathode telle que définie ci-dessus, ou fabriquée par le procédé tel que défini ci-dessus. [0037] Le combustible peut être choisi parmi l'hydrogène et un composé de biomasse tel que le glucose, l'éthanol, le glycérol, le cholestérol, un aldéhyde. [0038] L'anode peut être une bioanode, utilisant, comme catalyseur de la réaction d'oxydation, au moins l'un parmi les enzymes, les composés abiotiques, les microbes et les catalyseurs moléculaires. 6 [0039] La biopile à combustible selon l'invention peut être implantablc dans un corps humain ou animal, par exemple par voie sous-cutanée ou dans les tissus pour alimenter un dispositif médical implantable électrique, et le cas échéant rechargeable de manière externe avec le glucose, le monosaccharide, la cétone ou l'aldéhyde par l'intermédiaire d'une injection externe d'une solution de glucose, de monosaccharide, de cétone ou d'aldéhyde. [0040] Elle peut notamment être implantable dans l'intestin afin d'être utilisée pour consommer le glucose, l'éthanol, le glycérol, le cholestérol, un monosaccharide, une cétone, un aldéhyde, ou les quantifier, ou pour produire de la puissance électrique. [0041] Elle peut comporter une cathode utilisant le glucose comme oxydant et une anode utilisant le glucose comme réducteur, sans utilisation de dioxygène. [0042] La biopile peut comporter une anode à hase d'un matériau conducteur tel que le platine, l'or, le graphite, pour produire du dioxygène in vivo, ceci en connectant la hiocathode et l'anode à un générateur électrique, tel qu'une batterie ou une pile de lithium. [0043] Elle peut être apte à fonctionner dans des conditions anaérobies, mines, mer, espace. [0044] La présente invention porte enfin sur un hiocapteur de glucose, de monosaccharide, de cétone ou d'aldéhyde comportant une anode constituée par un fil de platine et une hiocathode telle que définie ci-dessus ou fabriquée par un procédé tel que défini ci-dessus, pour des applications in vivo (hiocapteur implantablc) et in vitro, des moyens de mesure de la valeur du courant de réduction du glucose, du monosaccharide, de la cétone ou de l'aldéhyde étant prévus pour l'estimation du taux de glucose, du monosaccharide, de la cétone ou de l'aldéhyde. [0045] Le courant de réduction de glucose est mesuré à un faible potentiel éloigné du potentiel d'oxydation interférant (potentiel inférieur à OV pal- rapport à ECS) et, dans ce cas, la réponse de biocathode est insensible à la présence de composés interférents, tels que l'acide ascorbique ou la dopamine. [0046] Pour mieux illustrer l'objet de la présente invention, on va en décrire ci-après, à titre indicatif et non limitatif, plusieurs modes de réalisation avec référence au dessin annexé. [0047] Sur ce dessin : [0048] [Fig. 1] est une représentation schématique du fonctionnement d'une pile à biocombustible enzymatique ; [Fig. 2] est une représentation schématique du fonctionnement d'une biopile avec une biocathode selon l'invention [Fig. 3] est une représentation schématique de l'oxydation de molécules interférentes pour des biocapteurs de glucose existants ; [Fig. 4] est une représentation schématique de la réduction de biocapteur de 7 glucose avec une biocathode selon l'invention sans réduction de molécules interférentes ; [Fig. 5] est une représentation schématique d'une biocathodc selon un premier mode de réalisation avec électro-régénération du cofacteur enzymatique ; [Fig. 6] est une représentation schématique d'une biocathodc selon un autre mode de réalisation avec électro-régénération du cofacteur enzymatique ; [Fig. 7] est une représentation schématique d'une biocathodc selon un autre mode de réalisation avec électro-régénération du cofacteur enzymatique ; [Fig. 8] est une représentation schématique d'une biocathodc selon un autre mode de réalisation avec photo-régénération du cofacteur enzymatique ; [Fig. 9] est une représentation schématique d'une biocathodc selon un autre mode de réalisation avec photo-régénération du cofacteur enzymatique ; [Fig. 10] est une représentation schématique d'une hiopile à glucose avec une biocathodc selon une première variante ; [Fig. 11] est une représentation schématique d'une hiopile à glucose avec une biocathodc selon une seconde variante ; [Fig. 12] est une représentation schématique des réactions se déroulant à l'anode lors du fonctionnement de la hiopile représentée à la Figure 11 ; [Fig. 13] est une représentation schématique des réactions se déroulant à la biocathodc lors du fonctionnement de la hiopile représentée à la Figure 11 ; [Fig. 14] est une courbe de puissance en fonction de la tension pour la biopile représentée à la Figure 11 à une concentration de glucose de 20 mM dans un tampon phosphate à pH 7 ; [Fig. 15] est une représentation schématique d'un biocapteur de glucose avec une biocathode selon la présente invention ; et [Fig. 16] est une courbe d'intensité de courant mesurée avec le biocapteur de la Figure 15 en fonction de la concentration en glucose. [0049] Dans les figures, la légende ci-dessous est utilisée : [0050] 8 Co-facteur . NADPH aldose réductase our encapsrelation de renzyrne et le échsteur tnafien, ) S Couche de particules conductrices (carbones, mét :part conducteur tf:eneat, Polymère photosensibl tre-éleetto [0051] Les exemples suivants illustrent la présente invention sans toutefois en limiter la portée. [0052] Exemple 1 : Fabrication d'une biocathode avec électro régénération du cofacteur à la surface de l'électrode [0053] Une encre de particules de carbone est préparée dans une solution aqueuse contenant 0,5 % en poids de Tween80 et 5 à 10 mg/mL de particules de carbone. [0054] Cette encre est déposée sur une feuille de carbone. [0055] Après séchage sous vide pendant deux heures, une couche de poly(bleu de méthylène) est déposée sur la couche de carbone par électropolymérisation. 100561 Après rinçage à l'eau, on dépose une solution à 1 % en poids de Nation contenant l'aldose réductase (100 utM), son cofacteur NADPH (1 mM), et on laisse sécher à température ambiante pendant une heure. 100571 La hiocathode obtenue est représentée schématiquement à la Figure 5. 100581 Exemple 2 : Fabrication d'une hiocathode avec électro régénération du cofacteur à l'aide d'un médiateur redox 100591 Une encre de particules de carbone (de 5 à 10 mg/mL) est préparée dans une solution aqueuse contenant 0,5 % en poids de Tween80. 100601 Cette encre est déposée sur une feuille de carbone. 100611 Une solution à 2 % en poids de chitosane contenant l'aldose réductase (100 pM), son cofacteur NADPH (1 mM) et un médiateur redox pentaméthylcyclopentadiény1- 2,2V-bipyridine aqua) rhodium (111)(25 i_LM) est déposée sur la feuille de carbone, et on redox cible (et chlorophylle[ 9 laisse ensuite sécher pendant 6 heures. [0062] La biocathodc obtenue est représentée schématiquement à la Figure 6. [0063] Exemple 3 : Fabrication d'une biocathode avec élcctro-régénération du cofacteur à l'aide d'un polymère rcdox [0064] Une encre de particules de carbone (de 5 à 10 mg/mL)est préparée dans une solution aqueuse contenant 0,5 % en poids de Tween80. [0065] Cette encre est déposée sur une feuille de carbone. [0066] Après séchage sous vide pendant deux heures, une couche de vert de méthylène est électrodéposée sur la couche de carbone par voltamétrie cyclique. [0067] Une solution à 2 % en poids de chitosane contenant de l'aldose réductase (100 pM), son cofacteur NADPH (1 mM) est déposée sur la couche de vert de méthylène, et on laisse ensuite sécher pendant 6 heures. [0068] La biocathodc obtenue est représentée schématiquement à la Figure 7. [0069] Exemple 4 : Fabrication d'une biocathode avec photorégénération du cofacteur à l'aide de molécule photosensible [0070] Une encre de particules de carbone est préparée dans une solution aqueuse contenant 0,5 % en poids de Tween80. [0071] Cette encre est déposée sur une feuille de carbone. [0072] Après séchage sous vide pendant deux heures, on dépose une solution à 1 % en volume de Nafion contenant l'aldose réductase (100 pM), son cofacteur NADPH (1 mM), la protéine ferrodoxine-NADP (100 pM), la chlorophylle (100 pM) et la vitamine C. [0073] La biocathode obtenue est représentée schématiquement à la Figure 8. [0074] Exemple 5 : Fabrication d'une biocathode avec photorégénération du cofacteur à l'aide d'un polymère photosensible [0075] Une encre de particules de carbone est préparée dans une solution aqueuse contenant 0,5 % en poids de Tween80. [0076] Cette encre est déposée sur une feuille de carbone. [0077] Après séchage sous vide pendant deux heures, on dépose sur cette feuille de carbone une solution à 1 % en volume de Nafion contenant de l'aldose réductase (100 pM), son cofacteur NADPH (1 mM), et on laisse ensuite sécher pendant une heure. [0078] La biocathode obtenue est représentée schématiquement à la Figure 9. [0079] Exemple 6 : Fabrication d'une biopile à 100 % glucose [0080] Fabrication d'une bioanode [0081] Une encre de particules de carbone est préparée dans une solution aqueuse contenant 0,5 % en volume de Tween80. [0082] Cette encre est déposée sur une feuille de carbone. [0083] Après séchage sous vide pendant deux heures, on dépose une solution à 2 % en poids de chitosanc contenant de la glucose oxydase (100 pM), son médiateur naphtoquinone (... mM), et on laisse tout sécher à l'air à la température ambiante pendant six heures. [0084] Fabrication de la hiopile [0085] Une hiopile à 100 % glucose est ensuite fabriquée à l'aide de la hioanode fabriquée ci-dessus et d'une hiocathode selon l'Exemple 3. Cette hiopile oxyde le glucose en glucolactone à la hioanode grâce à l'enzyme glucose oxydase et son médiateur naphtoquinone et réduit le glucose en sorbitol à la hiocathode. [0086] La hiopile obtenue est représentée schématiquement à la Figure 10. Sur le schéma re- présenté, le courant produit par la hiopile passe par une résistance R. [0087] Exemple 7 : Fabrication d'une biopile à 100 % glucose [0088] Fabrication de la hiopile [0089] Une biopile à 100 % glucose est fabriquée à l'aide de la hioanode fabriquée à l'Exemple 6 et d'une hiocathode selon l'Exemple 2. Cette hiopile oxyde le glucose en acide gluconique à la hioanode grâce à l'enzyme glucose oxydase et son médiateur naphtoquinonc et réduit le glucose en sorbitol à la biocathode. [0090] La hiopile obtenue est représentée schématiquement à la Figure 11. Sur le schéma re- présenté, le courant produit par la hiopile passe par un voltmètre V. [0091] Les Figures 12 et 13 représentent schématiquement les réactions se produisant, res- pectivement, à l'anode et à la biocathodc. [0092] A l'anode, le glucose est oxydé en acide gluconique par l'action de la glucose oxydase (00x). [0093] Le médiateur de la glucose oxydase, dans l'exemple représenté la naphtoquinone (Naphto), est oxydé à la surface de l'anode de sa forme réduite Naphto, en sa forme oxydée Naphto'. [0094] En procédant ainsi, le transfert d'électrons du glucose vers la hioanode peut se faire. [0095] A la biocathode, le glucose est réduit en sorbitol par l'action de l'aldose réductase et de son cofacteur NADPH. [0096] Le cofacteur NADPH est régénéré de sa forme NADP en sa forme NADPH à l'aide du médiateur redox pentaméthylcyclopentadiényl-2,2V-bipyridine aqua) rhodium (III), noté RhMed, sur la Figure 13, RhMedred représentant le réducteur et RhMedox l'oxydant du couple d'oxydo-réduction. [0097] Le médiateur redox est réduit à la surface de la cathode de sa forme RhMedox en sa forme RhMedred. [0098] En procédant de cette manière, les électrons sont transférés de la biocathode vers le glucose afin que celui-ci puisse être réduit en sorbitol. [0099] La courbe de la Figure 14 indique les caractéristiques de la biopile obtenue. Le voltage de la biopile à circuit ouvert est de 120 mV et elle est capable de produire une densité de puissance de 3 pW/cm2 pour une concentration de glucose de 20 mM. 11 [0100] Exemple R : Fabrication d'un biocapteur à glucose [0101] Un biocaptcur à glucose est fabriqué à l'aide d'une biocathode selon l'Exemple 3 et d'une contre-électrode classique comme une contre-électrode en or ou en platine. [0102] Le biocapteur obtenu est représenté schématiquement à la Figure 15. Sur le schéma représenté, le courant produit par la biopile passe par un voltmètre V. [0103] A partir de cc biocapteur, on peut obtenir une courbe d'étalonnage à tension nulle de l'intensité mesurée à l'aide du biocapteur en fonction de la concentration en glucose. Cette courbe est représentée à la Figure 16. 12 [Revendication 1] [Revendication 2] REVENDICATIONS- Biocathode enzymatique à biomasse à hase de monosaccharide, de cétone ou d'aldéhyde caractérisée par le fait qu'elle comporte : - un support conducteur collecteur ; - disposées sur ledit support conducteur collecteur et étant liées avec lui, des particules conductrices ; - une aldose réductase disposée sur lesdites particules conductrices, étant liée avec elles par adsorption et étant accessible en surface au réactif monosaccharide, cétone ou aldéhyde destiné à âtre réduit lors du fonctionnement de la biocathode. - Biocathode enzymatique selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le support conducteur collecteur est choisi parmi : les feuilles continues de carbone, de graphène ou de graphite ; les feuilles continues d'un métal, tel que l'or ; les feuilles continues d'oxyde d'indium et d'étain (ITO) ; et les tissus non tissés de fibres de carbone. [Revendication 3] [Revendication 4] [Revendication 5] - Biocathodc enzymatique selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisée par le fait que les particules conductrices sont choisies parmi les particules de nanotubes de carbone, de graphène, de graphite, de noir de carbone ou de carbone mésoporeux, en particulier de nanotubes de carbone multiparois (MWCNT - Multiwalled carbon nanotubes). - Biocathode enzymatique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée par le fait qu'à l'aldose réductase est associé son cofacteur nicotinamidc adénine dinucléotide phosphate (NADPH), auquel cas la biocathodc peut comporter au moins un agent de régénération dudit cofacteur NADPH en catalysant sa réduction à la surface de la biocathode, ledit agent de régénération permettant une électrorégénération ou une photorégénération, étant dans cc cas photosensible. - Biocathode enzymatique selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'agent de régénération est un agent d'électrorégénération du cofacteur NADPH à la surface de la biocathode, ledit agent d'électrorégénération étant au moins un polymère redox notamment choisi parmi le benzylpropylviologène, un polymère polysiloxane 13 [Revendication 6] [Revendication 7] [Revendication 8] [Revendication 9] [Revendication 10] viologène, la polyanilinc ou le polypyrrolc. - Biocathode enzymatique selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'agent de régénération est un agent photosensible de régénération du cofacteur NADPH à la surface de la biocathode, ledit agent photosensible étant au moins un polymère photosensible rcdox notamment choisi parmi les polymères de vert de méthylène, de bleu de méthylène, de rouge neutre, la polyanilinc et le polypyrrolc. - Biocathodc enzymatique selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'agent de régénération est un agent photosensible de régénération du cofacteur NADPH à la surface de la biocathode, ledit agent photosensible étant au moins un composé photosensible non polymère choisi notamment parmi la chlorophylle, l'acridinc, le (pentaméthylcyclopentadiényl-2,2V-hipyridine aqua) rhodium (III) et la proflavine. - Biocathodc enzymatique selon la revendication 7, caractérisée par le fait qu'audit composé photosensible non polymère est associé au moins un donneur d'électrons choisi notamment parmi la vitamine C, le ferrocène, l'hydrate de l'acide 8-hydroxyquinoléine-5-sulfoniquc et une quinone, ledit donneur d'électrons étant capable, une fois oxydé par ledit composé photosensible, de se réduire à la surface de la biocathode. - Biocathode enzymatique selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'agent de régénération est un agent photosensible de régénération du cofacteur NADPH à la surface de la biocathode, ledit agent photosensible étant au moins une protéine de photosynthèse choisie notamment parmi la ferrodoxine et la ferrodoxine-NADP-réductase. - Biocathode enzymatique selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisée par le fait que : a. l'aldose réductase ; ou b. l'aldose réductase et son cofacteur NADPH ; ou c. l'aldose réductase et son cofacteur NADPH et au moins un agent de régénération dudit cofacteur, et le cas échéant au moins un donneur d'électrons dans le cas où l'agent de régénération est un agent photosensible de régénération et est un composé photosensible non polymère, est ou sont encapsulés dans une enveloppe protectrice capable de laisser passer les réactifs et produits de réaction, mais ne laissant pas passer (a), 14 [Revendication 11] [Revendication 12] [Revendication 13] (h) ou (c). - Biocathode enzymatique selon la revendication 10, caractérisée par le fait que le ou les agents de régénération est ou sont au moins un polymère redox, l'aldose réductase et son cofacteur étant renfermés dans ledit ou lesdits polymères redox, lesquels jouent le rôle d'enveloppe protectrice, et peuvent être disposés sous la forme d'une couche déposée sur les particules conductrices. - Biocathode enzymatique selon la revendication 11, caractérisée par le fait que l'enveloppe protectrice est en chitosane, Nafion, polypyrrole, acide polyacrylique. - Procédé de fabrication d'une hiocathode telle que définie à l'une des revendications 1 à 12, caractérisé par le fait que : A. sur un support conducteur collecteur, on fixe des particules conductrices par pulvérisation ou impression d'une encre ou d'une pâte à hase de ces particules dispersées dans de l'eau et un tensio-actif ou un polymère ou un gel, puis séchage de ladite encre ou de ladite pâte ; et ensuite B. on dépose sur lesdites particules conductrices : a. une aldose réductase, ou h. une aldose réductase et son cofacteur NADPH, ou c. une aldose réductase, son cofacteur NADPH et un agent de ré- génération du cofacteur, [Revendication 14] au moins l'un parmi (a), (b) et (c) pouvant être déposés à l'état encapsulé dans une enveloppe apte à laisser passer les réactifs et produits de réaction mais ne laissant pas passer respectivement (a), (b) ou (c), ou une étape d'encapsulation pouvant être ensuite effectuée pour en-capsuler (a), (b) ou (c). - Procédé selon la revendication 13, caractérisé par le fait qu'à l'étape (B), dans le cas où l'agent de régénération du cofacteur est un polymère redox, on dépose ce dernier sur les particules conductrices par électropolymérisation ou électrodéposition ou autre méthode électrochimique telle que la voltamétrie cyclique ou chronoampérométrie ou chronopotentiométrie, dans le cas où, à l'aldose réductase, est associé son 15 [Revendication 15] [Revendication 16] [Revendication 17] [Revendication 18] [Revendication 19] [Revendication 20] [Revendication 21] [Revendication 22] cofacteur NADPH, le cas échéant avec une ou des protéines, le polymère redox pouvant aussi être déposé par des procédés de polymérisation chimique, en présence d'un élément oxydant, comme le chlorure de fer. - Biopile à combustible comportant une anode ou bioanodc et une hiocathode telle que définie à l'une des revendications 1 à 12, ou fabriquée par le procédé tel que défini à l'une des revendications 13 et 14. - Biopile selon la revendication 15, caractérisée par le fait que le combustible est choisi parmi l'hydrogène et un composé de biomasse tel que le glucose, l'éthanol, le glycérol, le cholestérol, un aldéhyde. - Biopile selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisée par le fait que l'anode est une bioanodc, utilisant, comme catalyseur de la réaction d'oxydation, au moins l'un parmi les enzymes, les composés abiotiques, les microbes et les catalyseurs moléculaires. - Biopile selon la revendication 17, caractérisée par le fait qu'elle est implantable dans un corps humain ou animal, par exemple par voie sous-cutanée ou dans les tissus pour alimenter un dispositif médical implantable électrique, et le cas échéant rechargeable de manière externe avec le glucose, le monosaccharide, la cétone ou l'aldéhyde par l'intermédiaire d'une injection externe d'une solution de glucose, de monosaccharide, de cétone ou d'aldéhyde. - Biopile selon la revendication 18, caractérisée par le fait qu'elle est implantable dans l'intestin afin d'être utilisée pour consommer le glucose, l'éthanol, le glycérol, le cholestérol, un monosaccharide, une cétone, un aldéhyde, ou les quantifier, ou pour produire de la puissance électrique. - Biopile selon l'une des revendications 15 à 19, caractérisée par le fait qu'elle comporte une cathode utilisant le glucose comme oxydant et une anode utilisant le glucose comme réducteur, sans utilisation de dioxygène. - Biopile selon la revendication 18, caractérisée par le fait qu'elle comporte une anode à base d'un matériau conducteur tel que le platine, l'or, le graphite, pour produire du dioxygène in vivo, ceci en connectant la biocathode et l'anode à un générateur électrique, tel qu'une batterie ou une pile de lithium. - Biopile selon l'une des revendications 15 à 17, caractérisée par le fait qu'elle est apte à fonctionner dans des conditions anaérobies, mines, 16 [Revendication 23] mer, espace. - Biocapteur de glucose, de monosaccharide, de cétone ou d'aldéhyde comportant une anode constituée par un fil de platine et une hiocathodc telle que définie à l'une des revendications 1 à 12 ou fabriquée par un procédé tel que défini à l'une des revendications 13 et 14, pour des applications in vivo (biocapteur implantahlc) et in vitro, des moyens de mesure de la valeur du courant de réduction du glucose, du monosaccharide, de la cétone ou de l'aldéhyde étant prévus pour l'estimation du taux de glucose, du monosaccharide, de la cétone ou de l'aldéhyde.