Les chercheurs de l'État de Caroline du Nord transforment les sous-produits du bois en hydrogels sensoriels capables de réagir à différents stimuli et, grâce à des méthodes de fabrication avancées, sont rendus durables, des matériaux intelligents biodégradables utilisables en agriculture, les soins de santé et même la médecine vétérinaire.

"L'avenir est plus durable, et nanotechnologie, nanomatériaux et biomatériaux, ceux-ci font partie de cet avenir, " dit Lokendra Pal, professeur agrégé de biomatériaux forestiers au Collège des ressources naturelles.

Les hydrogels sont poreux, matériaux polymères qui contiennent jusqu'à 90 pour cent d'eau. Parce qu'ils sont lourds en eau, ils sont perméables au niveau moléculaire, ce qui signifie qu'ils peuvent être modifiés par des modifications chimiques et mécaniques pour changer physiquement et chimiquement lorsqu'ils sont rencontrés avec certains stimuli, comme la température, pression et humidité. Ces changements peuvent être surveillés par des transducteurs électriques ou mécaniques ou simplement à vue.

Des chercheurs du Département des biomatériaux forestiers ont transformé la carboxyméthylcellulose et les nanomatériaux cellulosiques, qui sont abondamment disponibles à partir des arbres et des résidus agricoles, en hydrogels biodégradables en utilisant une fabrication de pointe. L'innovation est une solution durable à un éventail de grands problèmes. Prendre, par exemple, l'insécurité alimentaire, qui est influencé par les parasites, les maladies des plantes et le changement climatique.

"Nous envisageons l'agriculture verte, " a dit Pal. " Certaines plantes réagissent à différentes longueurs d'onde de la lumière, ainsi, le matériau peut être utilisé dans des serres ou d'autres endroits propices. Les longueurs d'onde peuvent être dirigées afin que les plantes puissent pousser plus rapidement. Agriculture, surtout dans les régions les plus peuplées du monde, souffriront de stress excessifs sur les plantes induits par le changement climatique. Ces matériaux peuvent fournir un microenvironnement pour y faire face. »

Et à mesure que la population mondiale vieillit, il y a un besoin croissant de soins assistés, outils de diagnostic et dispositifs sensoriels. Le matériau peut même être utilisé dans les lentilles de contact, rencontrer la friction des yeux, besoins en oxygène et en confort.

"Nous pouvons ajuster les propriétés des matériaux, comme le taux de transmission de l'oxygène, et ils peuvent être personnalisés pour les besoins des gens et fabriqués à la demande à l'aide d'une imprimante 3D, " Pal a dit. "Il n'y a pas de taille unique."

Les hydrogels sont tellement personnalisables que Pal et ses collègues explorent la création d'une lentille similaire pour les animaux. En participant au programme Innovation Corps de la National Science Foundation, ils ont réalisé que les animaux qui se remettaient de blessures oculaires ou de chirurgies pourraient bénéficier d'un pansement de type gel sensoriel.

"Les humains peuvent vous dire s'ils ont des problèmes avec leurs yeux, " Dit Pal. "Parce que ces hydrogels ont un mécanisme de détection, un déclencheur peut le faire changer de couleur ou avoir une autre réaction. Les animaux ne peuvent pas vous parler, mais avec ceux-ci, vous pouvez voir ce qui se passe."

L'objectif est maintenant de collaborer avec le Collège de médecine vétérinaire de l'État de Caroline du Nord pour des recherches et des tests plus approfondis. Pendant que ce processus est en cours, il pourrait s'écouler un an avant que l'équipe ne mette sur le marché des hydrogels sensoriels pour l'agriculture, étudie la protection des cultures et l'agriculture biologique. Ce processus, trop, est très collaboratif, tout comme le Collège des ressources naturelles.

« Si vous regardez notre collège, l'une de nos plus grandes forces est nos différents départements, " Pal a dit. " La foresterie peut génétiquement et biotechnologiquement concevoir et planter des graines pour des arbres et des forêts à croissance plus rapide et exempts de maladies. Notre département les prend et travaille à travers un traitement chimique plus vert et une fabrication de pointe pour les transformer en divers bioproduits, biochimiques et bioénergétiques. Parcs, La gestion des loisirs et du tourisme examine tous les aspects humains. Ensemble, nous pouvons commencer à faire pousser des arbres grâce à une gestion forestière durable et créer de futurs matériaux biosourcés qui profiteront à la société ainsi qu'à l'environnement dans son ensemble. »