Des chercheurs de l'Université de Shinshu ont enregistré avec succès un comportement auparavant inexpliqué de microsphères d'hydrogel (microgels) à l'aide d'un nouvel outil personnalisé :la microscopie à force atomique à grande vitesse et à température contrôlée (TC HS AFM). Cette machine, qui est le seul au monde, a été assemblé par le Dr Takayuki Uchihashi de l'Université de Nagoya pour étudier les protéines. Elle a été appliquée pour la première fois à l'étude des microgels par l'équipe du Laboratoire Daisuke Suzuki, Graduate School of Textile Science &Technology et RISM (Research Initiative for Supra-Materials) de l'Université de Shinshu. L'étude menée par le doctorant de première année, Yuichiro Nishizawa, réussi à observer la structure des microgels qui avait été difficile en raison des limitations de l'équipement précédent.

La structure des microgels a été largement étudiée à l'aide de techniques de diffusion et d'imagerie, notamment la microscopie électronique, microscopie à fluorescence, microscopie à force atomique, et la microscopie à super-résolution. Les propriétés thermosensibles des structures cœur-coquille avaient été bien documentées à l'aide de ces techniques. En utilisant TC HS AFM, ils ont pu observer et enregistrer les particules en détail, domaines sphériques inhomogènes non thermosensibles à l'échelle décanano, qui avait été émise par le Dr Kenji Urayama de l'Institut de technologie de Kyoto.

États de Nishizawa, "comme nos recherches l'ont indiqué, les microsphères d'hydrogel ont une structure hétérogène dans presque tous les cas. De plus, la nanostructure hétérogène aurait un impact sur les propriétés physico-chimiques des microgels gonflés par l'eau et entraînerait un décalage entre théorie et résultat. Nous pensons que nos découvertes peuvent contribuer à la compréhension de ces lacunes."

L'équipe de l'université de Shinshu a d'abord étudié les microgels synthétisés par polymérisation par précipitation. Ce gel a la structure core-shell, ainsi que des domaines sphériques non thermosensibles. En utilisant des techniques de polymérisation en miniémulsion inverse, ils ont pu produire deux autres types de microgels que l'on pensait auparavant tous identiques, mais qui ont été observés pour se comporter différemment.

Les microgels fabriqués par polymérisation en mini-émulsion inverse sous le VPTT ont produit un gel qui n'avait pas le domaine non thermosensible, il n'avait pas non plus la structure classique noyau-enveloppe - il était uniformément homogène. Une troisième méthode, l'utilisation de la polymérisation en miniémulsion inverse au-dessus du VPTT a produit un gel inhomogène sans structure noyau-enveloppe, mais avec des domaines non thermosensibles de taille nanométrique à submicronique. L'équipe de Shinshu a pu montrer que la méthode de production affecte grandement les différences de structure et donc de comportement des trois types de microgels.

Cette étude donne un aperçu de tous les microgels thermosensibles et peut-être d'autres colloïdes sensibles aux stimuli. Le fait de savoir que la méthode de production a un effet important sur la structure aidera à développer des applications dans le monde réel telles que le verre/cristal microgel et d'autres matériaux médicaux. L'équipe de Shinshu espère poursuivre l'étude des microsphères d'hydrogel. Nishizawa dit, "finalement, nous voulons développer de nouveaux types de microsphères qui améliorent le niveau de vie des gens."