Intelligent et auto-cicatrisant, l’hydrogel ouvre de nouvelles possibilités pour la médecine et l’ingénierie

Intelligent et auto-cicatrisant, l’hydrogel ouvre de nouvelles possibilités pour la médecine et l’ingénierie

Intelligent et auto-cicatrisant, l’hydrogel ouvre de nouvelles possibilités pour la médecine et l’ingénierie 620 413 Sébastien BAGES

À l’Université de Californie à San Diego, des bioingénieurs ont développé un hydrogel auto-cicatrisant, qui s’assemble en quelques secondes, aussi facilement que du Velcro, jusqu’à former une liaison assez forte pour résister à un étirement répété.


Le matériau développé a de nombreuses applications potentielles, telles que : des sutures médicales, l’administration ciblée de médicaments, en tant que produit d’étanchéité industriel, ou encore des plastiques auto-réparateurs. Les chercheurs de l’équipe de l’UC de San Diego ont été publiés le 5 mars, dans la revue en ligne “Early Edition of the Proceedings” de l’Académie Nationale des Sciences.

Les hydrogels sont constitués de chaînes liées de molécules polymères qui forment un système flexible, similaire à un tissu gélatineux mou. Jusqu’à présent, les chercheurs avaient été incapables de développer des hydrogels pouvant rapidement se ré-assembler après avoir été découpé, ce qui limitait leurs applications potentielles.

L’équipe, dirigée par la professeure Shyni Varghese, a surmonté ce défi en utilisant une molécule d’une “chaîne latérale suspendue” (dangling side chain), qui s’étend comme les doigts d’une main depuis la structure originale du réseau d’hydrogel, afin de lui permettre d’en saisir une autre.

« L’auto-guérison est l’une des propriétés les plus fondamentales des tissus vivants leur permettant de subir des dommages répétés », explique Varghese. « En tant que bioingénieurs, une question nous est apparue régulièrement, quant à savoir si nous pouvions imiter l’auto-réparation dans les tissus synthétiques, avec des matériaux tels que l’hydrogel. Les avantages, avec un tel matériau aqueux se réparant de lui-même, seraient énormes dans la médecine et l’ingénierie ».

Pour concevoir les molécules de la chaîne latérale de l’hydrogel permettant une guérison rapide, Varghese et ses collaborateurs ont effectué des simulations informatiques du réseau hydrogel. Elles ont révélé que sa capacité à s’auto-réparer dépend essentiellement de la longueur des chaînes latérales des molécules, ou de ses extensions, et que les hydrogels, ayant une longueur optimale de molécules à chaîne latérale, montraient une plus importante auto-guérison.

Lorsque deux pièces cylindriques de gels contenant ces “doigts” optimisés étaient placés ensemble dans une solution acide, ils se collaient instantanément. Le laboratoire de Varghese a constaté en outre qu’en ajustant simplement les niveaux de pH vers le haut ou le bas, soit les pièces se soudaient (pH bas), soit elles se séparaient très facilement (pH élevé). Le processus a été répété à de nombreuses reprises sans aucune réduction de la résistance de la soudure.

Intelligent et auto-cicatrisant, l'hydrogel ouvre de nouvelles possibilités pour la médecine et l'ingénierie


Ameya Phadke, un doctorant en quatrième année du labo de Varghese, a dit que la force et la flexibilité de l’hydrogel dans un environnement acide – similaire à celui de l’estomac -, sont idéaux comme adhésif pour guérir de perforations gastriques ou pour faire agir des médicaments contre l’ulcère d’une façon contrôlée.

Un matériau avec un tel pouvoir de guérison pourrait également, selon Varghese, être utile dans les domaines de la conservation de l’énergie et le recyclage, pouvant contribuer à réduire les déchets industriels et des consommateurs. De plus, la rapidité de son auto-cicatrisation en réponse à un milieu acide, rend ce matériau prometteur pour “candidater” dans le travail du colmatage des fuites de produits corrosifs.

Dans le but de tester cette théorie, le laboratoire a découpé un trou dans le fond d’un récipient en plastique. Le produit a résorbé le trou et a démontré qu’il empêchait toute fuite d’acide.

Prochainement, Verghese et son laboratoire espèrent tester le matériel dans ses applications envisagées à plus grande échelle. L’équipe espère également concevoir d’autres variétés d’hydrogels qui se ré-assemblent avec différentes valeurs de pH, étendant ainsi les applications au-delà de la simple condition acide.

 

Explications en vidéo (Anglais)


Crédits photos : Joshua Knoff, UC San Diego Jacobs, École d’ingénierie.

Citations : EurekAlert

Share
Sébastien BAGES
About the author

Sébastien BAGES

Plus de trois années de travail passionné sur Civilisation 2.0 Actus, et fondateur de l'association Civilisation 2.0, je mets à contribution mon expertise de veille technique et scientifique, mon analyse de chef de projet, mon engouement pour la science et ses outils, et mon expérience dans le développement stratégique afin d'offrir à tous ce qui en résulte.

Laisser une réponse

17 + 6 =

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

        Back to top
        Préférences de confidentialité

        Lorsque vous visitez notre site Web, il peut stocker des informations via votre navigateur à partir de services spécifiques, généralement sous la forme de cookies. Ici, vous pouvez modifier vos préférences de confidentialité. Il convient de noter que le blocage de certains types de cookies peut avoir un impact sur votre expérience sur notre site Web et les services que nous sommes en mesure d'offrir.

        Cliquez pour activer / désactiver le code de suivi Google Analytics.
        Cliquez pour activer / désactiver les polices Google.
        Cliquez pour activer / désactiver Google Maps.
        Cliquez pour activer / désactiver les intégrations vidéo.
        En poursuivant votre navigation, sans changer les paramètres de votre navigateur, vous acceptez l'utilisation de cookies pour garantir une bonne expérience sur notre site.