Des gels imprimables en 3D aux propriétés améliorées et hautement contrôlées peuvent être créés en fusionnant des réseaux de taille micro et nanométrique des mêmes matériaux exploités à partir d'algues, selon une nouvelle étude de la North Carolina State University. Les résultats pourraient avoir des applications dans les matériaux biomédicaux (pensez aux échafaudages biologiques pour la croissance des cellules) et à la robotique douce.

Décrit dans le journal Communication Nature , les résultats montrent que ces gels à base d'eau, appelés hydrogels homocomposites, sont à la fois solides et flexibles. Ils sont composés d'alginates, des composés chimiques présents dans les algues et les algues qui sont couramment utilisés comme agents épaississants et dans les pansements.

La fusion de réseaux de tailles différentes du même alginate élimine la fragilité qui peut parfois survenir lorsque des matériaux différents sont fusionnés dans un hydrogel, dit Orlin Velev, S. Frank et Doris Culberson professeur émérite de génie chimique et biomoléculaire à l'État de Caroline du Nord et auteur correspondant de l'article.

"Les matériaux à base d'eau peuvent être mous et cassants, ", a-t-il dit. "Mais ces matériaux homocomposites - des particules d'alginate fibrillaire molles à l'intérieur d'un milieu d'alginate - sont en réalité deux hydrogels en un:l'un est un hydrogel particulaire et l'autre est un hydrogel moléculaire. Fusionnés ensemble, ils produisent un matériau gélatineux qui est meilleur que la somme de ses parties, et dont les propriétés peuvent être ajustées avec précision pour la mise en forme via une imprimante 3D pour une fabrication à la demande. »

"Nous renforçons un matériau hydrogel avec le même matériau, ce qui est remarquable car il utilise un seul matériau pour améliorer les propriétés mécaniques globales, " a déclaré Lilian Hsiao, professeur adjoint de génie chimique et moléculaire à NC State et co-auteur de l'article. "Les alginates sont utilisés dans les pansements, donc ce matériau pourrait potentiellement être utilisé comme bandage renforcé imprimé en 3D ou comme patch pour la cicatrisation des plaies ou l'administration de médicaments. »

"Ces types de matériaux ont le potentiel d'être les plus utiles dans les produits médicaux, dans les produits alimentaires comme agent épaississant, ou en robotique douce, " a déclaré Austin Williams, l'un des premiers coauteurs de l'article et un étudiant diplômé du laboratoire de Velev.

Des travaux futurs tenteront d'affiner cette méthode de fusion de matériaux homocomposites pour faire progresser l'impression 3D pour des applications biomédicales ou des matériaux d'injection biomédicale, dit Velev.

"Cette technique peut avoir des utilisations avec d'autres types de gels, comme ceux utilisés dans les revêtements ou dans les produits de consommation, " dit Hsiao.