Une image au microscope électronique à balayage montre les "écailles, ” dont une douzaine environ pourraient s'insérer dans le point à la fin d'une phrase. Crédit : Tian lab/Université de Chicago
Les écailles sont le matériau de prédilection des animaux, des pangolins aux poissons :elles sont personnalisables, respectueux de l'eau, fort mais flexible, et facile à réparer lorsqu'il est endommagé.
Les scientifiques aimeraient recréer cette structure unique - ils peuvent imaginer des utilisations allant des implants médicaux à l'électronique flexible - mais il s'est avéré difficile d'utiliser des matériaux non organiques. Mais des chercheurs de l'Université de Chicago ont publié un concept pour utiliser un minéral naturel appelé calcite pour « faire pousser » des écailles qui peuvent s'attacher aux matériaux mous. L'installation pourrait un jour servir d'implants étanches pour renforcer les os ou les articulations.
Actuellement, les chirurgiens utilisent des structures en polymères synthétiques, mais alors qu'ils sont faciles à sculpter, ils peuvent se dégrader avec le temps. Pour un remplacement, l'équipe UChicago a plutôt commencé avec deux matériaux compatibles avec le corps.
Le silicone est un flexible, matériau caoutchouteux souvent utilisé dans les implants chirurgicaux car il ne réagit pas avec les tissus humains. La calcite est un minéral dur commun que de nombreuses palourdes et huîtres utilisent dans leurs coquilles (ophiures, liés aux étoiles de mer, utiliser de la calcite dans leurs yeux, comme les anciens trilobites). Heureusement, l'une des spécialités d'Asst. Le laboratoire de chimie du professeur Bozhi Tian combine des matériaux durs et mous au niveau moléculaire.
Une illustration montre comment les "haltères, " (en gris) s'accroche à la couche de silicone bleu à une extrémité et pousse dans la couche de peau sur le dessus, qui fixe l'implant en place. Crédit : Tian lab/Université de Chicago
Dans un article publié l'automne dernier en Communication Nature , Tian et ses collaborateurs ont conçu un système de minuscules crochets à deux extrémités, en calcite, qui peut « pousser » du silicone au tissu pour se fixer.
"Le silicone seul n'immobilisera pas les composants tissulaires, et la calcite seule est trop raide, mais la combinaison des deux fonctionne très bien, " a déclaré Tian. " Le résultat est une structure à la fois solide et flexible. "
Les petites structures, chacun de la taille d'un globule rouge, sont en forme d'haltères. Une extrémité s'accroche au silicone; l'autre dépasse de la surface. L'équipe a essayé de poser une bande de tissu cultivé en laboratoire sur le dessus. Les haltères ont récupéré le calcium des cellules et se sont développés dans les tissus, se fixant en place.
Une caractéristique intéressante est que l'implant ne peut être fabriqué avec des "crochets" qu'à des endroits très spécifiques. "Cette méthode est particulièrement utile pour l'adhésion biologique, où vous souhaitez appliquer votre colle très parcimonieusement pour ne pas gêner le corps plus que nécessaire, " dit Jaeseok Yi, chercheur postdoctoral et premier auteur de cet article.
