Les micro-réservoirs de vésicules lipidiques dans la masse de l'hydrogel, comme on le voit par microscopie électronique à balayage lorsque le gel est fracturé à basse température pour exposer une surface interne. Crédit :Lin et al., Sciences (2020)
Une équipe de chercheurs de l'Institut des sciences Weizmann en Israël a développé un hydrogel lubrifié aux limites à base de lipides qui est plus glissant que les hydrogels à base d'eau. Dans leur article publié dans la revue Science , le groupe décrit leur inspiration pour le nouveau type d'hydrogel et ses performances lors des tests. Tannin Schmidt, de l'École de médecine dentaire du Centre de santé de l'Université du Connecticut, a publié un article Perspective dans le même numéro de revue décrivant le travail de l'équipe sur ce nouvel effort et suggérant des utilisations possibles.
Les hydrogels sont utilisés dans une grande variété d'applications, y compris biomédical (y compris dentaire), capteurs d'ingénierie et spécifiques à l'application (tels qu'un anoscope, utilisé pour les examens anaux). L'un de leurs principaux attraits est leur glissance, ce qui réduit le frottement entre les pièces—la réduction du frottement réduit l'usure. Et comme le note Schmidt, la plupart des hydrogels sont rendus glissants par des fluides piégés dans un matériau de base. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont commencé en sachant que le lubrifiant produit par les animaux pour empêcher la friction entre les articulations (résidant dans le cartilage) est à base de lipides. Il permet à la plupart des gens de vivre pendant plusieurs décennies sans dégradation des articulations. Inspiré par la conception de la nature, les chercheurs ont cherché à reproduire de tels lubrifiants et également à reproduire le mécanisme qui maintient la glissance en place. Chez les animaux, le lubrifiant doit être constamment remplacé car il perd de son efficacité.
Une version étendue de deux des nombreux micro-réservoirs vus, montrant les liposomes grossièrement sphériques dont la membrane est une bicouche lipidique. Crédit :Lin et al., Sciences (2020)
Le mécanisme conçu par l'équipe en Israël consistait à incorporer de petites quantités de lipides de phosphatidylcholine dans un hydrogel à base d'eau, où les lipides migrent sans assistance vers la surface externe de l'hydrogel, ce qui ne rend que la surface plus glissante. Les lipides continuent de migrer vers la surface externe au fur et à mesure que ceux de la surface sont usés ou perdus, fournissant ainsi un lubrifiant de longue durée.
Montre un effet saisissant de la lubrification très efficace :les disques d'hydrogel sont comprimés par une sphère en acier sous une charge de 5 kg, qui est ensuite frotté d'avant en arrière sur eux. Lorsque des lipides sont ajoutés au gel pour le lubrifier, comme sur la photo de gauche, puis même après une heure de va-et-vient, il n'y a pratiquement aucun changement dans le gel car le frottement est si faible. Crédit :Lin et al., Sciences (2020)
Lorsque les chercheurs ont testé leur hydrogel à base de lipides contre des hydrogels à base d'eau, ils l'ont trouvé beaucoup plus glissant de 100 pour cent. Cela a entraîné une usure moindre des applications biomédicales qui nécessitaient une friction réduite. Ils ont également découvert que leur hydrogel conserverait ses caractéristiques spéciales même après avoir été séché et réhydraté. Schmidt suggère que le nouvel hydrogel pourrait être utilisé dans une grande variété d'applications médicales et biologiques.
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