Grace Sun ne sait pas encore conduire. Contrairement à de nombreuses jeunes de 16 ans, obtenir son permis n'a pas été sa priorité absolue. Au lieu de cela, elle travaille sur un projet visant à révolutionner la biomédecine.
Ce lycéen de Lexington, Kentucky, a développé une nouvelle technique pour améliorer les appareils électroniques organiques. Cette technologie pourrait un jour rendre les implants médicaux beaucoup plus compatibles avec le corps humain et beaucoup moins invasifs. Cela pourrait également conduire à de nouveaux outils de diagnostic précoce pour une grande variété de maladies.
Vendredi, elle a gagné 75 000 $ pour ses recherches.
ingénierie Regeneron (ISEF).
Ses mains tremblaient et un immense sourire éclairait son visage. Quelques minutes auparavant, des confettis arc-en-ciel avaient explosé derrière elle sur scène devant des centaines de ses pairs, tandis que des lumières clignotaient et une musique entraînante résonnait dans le public. Elle tenait soudain un trophée dans ses mains.
« Je suis incrédule à cause de la qualité de tous les autres », a-t-elle déclaré.
Malgré l’exaltation, Sun a facilement adopté une attitude calme et autoritaire pour expliquer ses recherches, axées sur les transistors électrochimiques organiques, ou OECT.
« Ils ont actuellement des problèmes de performances », a-t-elle déclaré à propos des appareils. « Ils ont une instabilité dans le corps. Vous ne voulez pas qu'une sorte de bioélectronique implantée se dégrade dans votre corps. »
Mais les OECT ont un énorme potentiel. Comparés à d'autres appareils en silicium, ils sont souples et flexibles. Cela les rend mieux adaptés aux implants cardiaques et cérébraux.
« Ils sont bien plus précis, leur vitesse est plus élevée, leurs performances sont supérieures car ils prennent en compte les signaux du corps que les systèmes électroniques précédents n'ont pas pris en compte. Ils sont également sûrs car ils sont fabriqués à partir de matériaux organiques », a-t-elle déclaré..
Elle espère que ses travaux visant à améliorer leurs performances pourront constituer une première étape vers leur commercialisation et leur large utilisation au cours des deux prochaines décennies.
Sun a remporté les Jeux olympiques des expo-sciences
L'ISEF est le plus grand concours STEM pré-universitaire au monde, organisé par la Society for Science. C'est comme les Jeux olympiques de la science ou le « grand-père de toutes les expo-sciences », a déclaré le président du jury, Christopher Gould.
Près de 2 000 étudiants ont passé la semaine à Los Angeles pour assister à des conférences, se mêler et défendre leurs recherches devant les juges. L’événement a distribué 9 millions de dollars de récompenses cette année – sa plus grosse bourse à ce jour. Mais Sun a remporté la plus grosse somme avec le prix de l'innovation George D. Yancopoulos de 75 000 $.
« C'était sans l'ombre d'un doute notre projet numéro un », a déclaré à BI à propos des recherches de Sun, Ian Jandrell, coprésident du jury pour la catégorie science des matériaux à l'ISEF. Il a supervisé des heures de discussion entre les juges de la science des matériaux.
« Il était clair que cette salle était convaincue qu'il s'agissait d'un projet important et digne d'être pris en considération pour un prix très prestigieux en raison de la contribution apportée », a-t-il déclaré.
La recherche à l'ISEF n'est pas évaluée par des pairs, elle n'est donc pas soumise aux normes auxquelles doivent répondre les études publiées dans des revues comme Nature ou JAMA. Au lieu de cela, l'ISEF encourage les étudiants à se renseigner sur le processus scientifique en le faisant eux-mêmes et en défendant leur travail.
Jandrell a déclaré que les juges avaient été impressionnés par « la sophistication et la diligence » des recherches de Sun et par sa capacité à les expliquer et à répondre aux questions sur place.
« C'est l'ensemble », a-t-il ajouté.
De longues journées dans un laboratoire universitaire
Sun travaille sur son projet depuis plus de six mois. Cela a pris de longues heures et une grande partie a dû être réalisée dans un laboratoire de l’Université du Kentucky. Les appareils sur lesquels elle travaillait étaient minuscules, suffisamment petits pour tenir sur votre pouce.
Pendant quelques semaines, elle a quitté l'école trois heures plus tôt pour travailler dans un laboratoire pendant cinq heures supplémentaires. Heureusement, ses professeurs comprenaient pourquoi elle avait besoin de prolongations pour certains de ses devoirs.
Sun a mis au point une nouvelle technique pour améliorer les performances des appareils et les rapprocher d'une utilisation commerciale. Dans la recherche qui a remporté le prix à cinq chiffres, Sun a essayé de « doper » les OECT – en introduisant des impuretés chimiques pour voir comment elles affectaient les propriétés électriques de l’appareil – avec une série de sels organiques.
Elle a découvert qu'un sel, appelé chlorure de tétrabutylammonium, était particulièrement efficace car il améliorait les capacités d'amplification, la sensibilité, le rapport signal/bruit et la vitesse de commutation de l'appareil.
Ces qualités sont importantes car elles améliorent les performances globales, ce qui pourrait un jour contribuer à créer des dispositifs biomédicaux capables de détecter les premiers signes de maladie dans la composition biochimique de votre corps.
Le sel testé par Sun a amélioré les performances d'amplification de 97 % et la vitesse de commutation de 77 %, a découvert Sun. « Ce sont des chiffres significatifs », a déclaré Jandrell.
Les OECT sensibles pourraient détecter des protéines ou des acides nucléiques correspondant à la maladie bien avant l’apparition des symptômes traditionnels. Sun imagine des OECT intégrés dans les vêtements pour surveiller la transpiration ou utilisés pour tester avec précision le taux d'alcoolémie avant de conduire.
À terme, les OECT pourraient conduire à de nouvelles technologies remplaçant les implants invasifs comme les stimulateurs cardiaques.
Quant à Sun, elle voit un avenir dans le génie chimique pour contribuer à améliorer la médecine.
« J'espère pouvoir réaliser une sorte de percée commercialisable, comme ce que j'essaie de faire actuellement avec ces appareils », a déclaré Sun. « Si possible, je souhaite démarrer une entreprise afin de pouvoir les intégrer dans le monde réel dans des industries afin d'avoir un impact direct sur davantage de personnes. »
- Un lycéen de 16 ans remporte 75 000 $ grâce à ses recherches sur les dispositifs biomédicaux.
- Son projet vise à améliorer les performances des appareils électroniques organiques pour les rendre plus compatibles avec le corps humain.
- Cette technologie pourrait conduire à de nouveaux outils de diagnostic précoce et remplacer les implants invasifs dans le futur.
