Les matériaux polymères jouent un rôle vital dans la médecine d'aujourd'hui. Alors que de nombreuses applications exigent des appareils durables, d'autres bénéficient de matériaux qui se désintègrent une fois leur travail terminé. La conception de tels matériaux dépend largement de la capacité à prédire leur comportement de dégradation.

Une équipe de chercheurs du Helmholtz-Zentrum Geesthacht dirigée par le professeur Andreas Lendlein a établi une méthode pour prédire plus rapidement et de manière plus fiable la dégradation de ces matériaux polymères avec des architectures moléculaires sophistiquées. Les résultats ont été publiés aujourd'hui dans le premier numéro de la revue Rapports cellulaires Sciences physiques .

Avec la technique dite de Langmuir, les auteurs transfèrent le matériel dans un système 2-D, et ainsi contourner les processus de transport complexes qui influencent la dégradation des objets tridimensionnels. Ils ont créé des modèles analytiques décrivant différentes architectures polymères particulièrement intéressantes pour la conception d'implants multifonctionnels et déterminé les paramètres cinétiques qui décrivent la dégradation de ces matériaux.

A l'étape suivante, les scientifiques souhaitent utiliser ces données pour réaliser des simulations informatiques de la décomposition de dispositifs polymères thérapeutiques. Les autorités réglementaires prescrivent déjà des simulations informatiques des performances de tels dispositifs, par exemple pour certains stents. Les connaissances acquises par les études de dégradation en 2D amélioreront certainement ces simulations. En introduisant une méthode pour comprendre et prédire rapidement la dégradation des matériaux polymères, les chercheurs du HZG contribuent de manière substantielle à la mise en place d'innovations, polymères multifonctionnels pour la médecine régénérative.

Contexte — Biomatériaux multifonctionnels

Une mise en œuvre de la dégradabilité peut être particulièrement utile pour les implants tels que les sutures ou les agrafes. Ces objets ne sont nécessaires que temporairement comme support mécanique. Les futurs implants médicaux devraient effectuer des tâches beaucoup plus complexes. Ces dispositifs dégradables pourront par exemple être programmés sous une forme comprimée et ainsi implantables par des techniques mini-invasives, libérer un médicament qui soutient le processus de guérison, recruter les bonnes cellules à sa surface et rendre compte de l'avancée de la récupération. Ici, la dégradation n'est qu'une fonction parmi plusieurs qui sont intégrées dans les matériaux. Encore, la dégradation est très critique, car il modifie la matière au niveau moléculaire. Afin de mettre en œuvre plusieurs fonctions dans un matériau, sa structure moléculaire est conçue dans un distinct, manière souvent complexe. Comprendre comment la dégradation affecte cette architecture moléculaire est essentiel pour garantir que toutes les fonctions sont exécutées comme prévu. La méthode des couches minces présentée dans l'étude peut avoir un rôle transformateur pour la conception de tels polymères dégradables.