Brevet FR3129289A1 — publié le 20230526

Procédé de traitement antimicrobien utilisant un dispositif comprenant un réseau percolant de nanofils, et produit comprenant le dispositif L’invention concerne un procédé (2) de traitement antimicrobien utilisant un dispositif (1) comprenant un réseau percolant de nanofils (100), les nanofils (100) étant à base d’au moins un matériau métallique, et 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), et au moins une électrode électriquement connectée au réseau de nanofils (10) ; le procédé comprend au moins une alimentation en courant électrique du réseau de nanofils (100) par une source d’alimentation, pour chauffer par effet Joule le réseau 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). Figure pour l’abrégé : Fig.2 Procédé de traitement antimicrobien utilisant un dispositif comprenant un réseau percolant de nanofils, et produit comprenant le dispositif 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. ETAT DE LA TECHNIQUE 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). 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. 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. 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. et 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 . 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 μg/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). 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. 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. 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. RESUME Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect on prévoit un procédé de traitement antimicrobien utilisant un dispositif comprenant : 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, au moins une électrode électriquement connectée au réseau de nanofils. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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. BREVE DESCRIPTION DES 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 : La représente une vue d’ensemble d’un produit comprenant le dispositif selon un exemple de réalisation. La représente une vue en coupe transversale du produit illustré en . La illustre le principe de fonctionnement du dispositif, selon un exemple de réalisation. La représente les étapes du procédé de traitement antimicrobien, selon un exemple de réalisation. Les figures 4A et 4B illustrent schématiquement l’action antimicrobienne du dispositif, selon deux exemples de réalisation du procédé. La illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un pansement. La illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un fil de suture. La est une vue en coupe transversale du fil de suture illustré en . La illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un écran tactile. La illustre l’exemple selon lequel le produit comprenant le dispositif est un système microfluidique. 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. Procédé (2) de traitement antimicrobien utilisant un dispositif (1) comprenant : 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), 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. 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. 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. 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. 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. 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. 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 10 4 Ω/carré à température ambiante. 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. 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. 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. Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de protection (101) présente une épaisseur (e 101 ) comprise entre 2 nm et 1 µm, de préférence entre 10 et 500 nm et plus préférentiellement encore sensiblement égale à 50 nm. Procédé (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la couche de protection (101) présente une épaisseur (e 101 ) 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. 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.m - 2 . 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 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. 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. 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). 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.