Les métaux tels que le fer et le calcium jouent un rôle crucial à l'intérieur du corps humain, il n'est donc pas surprenant que les bio-ingénieurs souhaitent les intégrer dans le soft, matériaux extensibles utilisés pour réparer la peau, vaisseaux sanguins, poumons et autres tissus.

La conception d'élastomères, un type de polymère aux propriétés caoutchouteuses, est un processus laborieux qui donne un produit à polyvalence limitée. Mais les ingénieurs de Cornell ont développé un nouveau cadre qui fait de la conception des élastomères un processus modulaire, permettant le mélange et l'appariement de différents métaux avec un seul polymère.

Le cadre est détaillé dans "Chelation Crosslinking of Biodegradable Elastomers, " publié le 22 septembre dans Matériaux avancés .

Le cadre a été conçu lorsque des chercheurs du laboratoire de biofondation de Cornell ont cherché à créer une greffe vasculaire élastique qui pourrait aider à réparer le tissu cardiaque à l'aide de cuivre. Yadong Wang, le professeur de technologie d'assistance cardiaque de la McAdam Family Foundation à la Meinig School of Biomedical Engineering, et l'associé postdoctoral Ying Chen voulaient incorporer du cuivre dans leur greffe en raison de son rôle dans l'induction de l'angiogenèse, le processus par lequel de nouveaux vaisseaux sanguins se développent à partir des vaisseaux existants.

Le mélange du cuivre et d'autres ions métalliques avec des polymères est resté un domaine de niche de la chimie, Chen n'avait donc aucun plan à suivre. Au lieu, elle a entrepris de concevoir un élastomère biocompatible et biodégradable à partir de zéro.

La percée clé de Chen a été de réticuler son polymère avec des ions de cuivre à l'aide de ligands chélatants, des molécules qui se lient étroitement à un ion métallique à l'aide de deux liaisons ou plus, "comme la façon dont une pince de crabe pince un objet, " a déclaré Wang. Bien que les liaisons de chélation soient considérées comme de force modérée en chimie, les élastomères ont de nombreuses molécules de réticulation, ainsi une multitude de ligands chélatants peuvent travailler ensemble pour former une molécule forte.

Et parce qu'un ligand peut lier plusieurs ions métalliques, il peut produire un large éventail de propriétés mécaniques, telles que la rigidité et la ténacité, ainsi que des propriétés biomédicales. Par exemple, les ions cuivre d'un polymère pourraient être remplacés par du zinc, ou une combinaison de cuivre et de zinc pourrait être utilisée, un tandem qui est présent dans une enzyme importante pour lutter contre le vieillissement humain.