Les revêtements polymères spéciaux peuvent conférer des propriétés fonctionnelles aux surfaces, par exemple un comportement antiviral. Une équipe du Département de science des matériaux de l'Université de Kiel a pour la première fois comparé de manière exhaustive différents revêtements biomédicaux et étudié ce qui se passe lorsqu'ils interagissent avec la peau, avec des cellules ou avec des virus.
Les résultats ont été publiés dans la revue Advanced Materials Interfaces et appliqué dans un premier projet industriel avec du verre antiviral.
En collaboration avec le centre médical universitaire Schleswig-Holstein à Kiel (UKSH), le centre de recherche en nanotechnologie égyptien et l'institut national du cancer de l'université du Caire, des chercheurs de l'université de Kiel ont comparé de manière exhaustive six matériaux de revêtement destinés à des applications biomédicales. L'équipe a étudié les performances de la bio-interface des surfaces matérielles avec les virus respiratoires, les cellules cancéreuses et les fibroblastes.
"Par exemple, nous avons examiné où des protéines clés, telles que la protéine Spike du coronavirus, s'ancrent sur les surfaces des matériaux et présentent un comportement antiviral", explique le scientifique des matériaux Torge Hartig, premier auteur de l'étude. Pour les revêtements antiviraux contre les coronavirus, l'équipe a pu montrer que de telles interactions peuvent également être calculées pour réduire le nombre de matériaux potentiels.
Cette étude détaillée n'est possible que grâce à la méthode utilisée par l'équipe de Kiel pour produire les revêtements. Depuis de nombreuses années, ils travaillent sur le dépôt chimique en phase vapeur initié (iCVD) au sein de la Chaire pour les matériaux multicomposants du professeur Franz Faupel.
"Cela nous permet de produire des revêtements transparents et d'ajuster leur épaisseur avec une grande précision entre 10 nanomètres et 10 micromètres. Leur surface est ultra-lisse, extrêmement uniforme et ne présente aucun défaut gênant", explique Hartig.
Ceci est crucial car de nombreux facteurs jouent généralement un rôle lors du contact avec les revêtements. Avec les revêtements polymères conventionnels, par exemple, la topographie de la surface, les processus chimiques, les résidus de solvants ou les défauts des matériaux peuvent influencer les interactions avec les virus ou les cellules.
"Grâce à notre technologie, nous produisons des revêtements si purs que tous les facteurs autres que les processus chimiques peuvent être exclus et nous pouvons analyser fondamentalement les interactions réelles entre le revêtement et les virus ou les cellules", poursuit Hartig, qui prépare sa thèse de doctorat sur revêtements iCVD biomédicaux.
Les scientifiques des matériaux peuvent très bien contrôler leur processus de production et ainsi prédire et définir les propriétés fonctionnelles de leurs revêtements de manière ciblée, par exemple pour répondre aux exigences élevées des environnements biomédicaux.
"Nous pouvons enrober les produits destinés à la culture cellulaire de manière à ce que les cellules adhèrent mieux et soient plus faciles à cultiver", explique le Dr Stefan Schröder, responsable des activités iCVD à la chaire. Comme leur méthode ne nécessite aucun solvant et seulement quelques produits chimiques, elle est également nettement plus respectueuse de l'environnement que les procédés de revêtement chimiques humides conventionnels.
En collaboration avec un fabricant de fenêtres du sud de l'Allemagne, les scientifiques des matériaux de Kiel ont mis leurs découvertes en pratique. "Nous avons comparé plusieurs revêtements antiviraux et appliqué le meilleur aux vitres", explique Schröder.
Les grandes façades vitrées ne peuvent pas encore être recouvertes, "mais les petites surfaces exposées à de nombreux contacts, comme les écrans tactiles dans les hôpitaux et les ambulances, les filtres des masques respiratoires ou les caisses enregistreuses des caisses des supermarchés", explique Schröder, qui a également rédigé son doctorat. thèse sur le processus iCVD.
Une équipe de la chaire souhaite désormais appliquer à l’échelle industrielle les recherches iCVD de ces dernières années et prépare actuellement un spin-off. "Notre objectif est de produire des revêtements de qualité particulièrement élevée avec des propriétés personnalisées pour la médecine et l'industrie", explique Hartig, qui a rejoint l'initiative de start-up "de manière conforme" tout en préparant son doctorat. En plus de leurs propriétés antivirales, ces revêtements peuvent également être hydrofuges ou isolants, par exemple, ou même une combinaison des deux.
Plus d'informations : Torge Hartig et al, iCVD Polymer Thin Film Bio-Interface-Performance for Fibroblasts, Cancer-Cells, and Viruses Connected to Their Functional Groups and In Silico Studies (Adv. Mater. Interfaces 1/2024), Advanced Materials Interfaces (2024). DOI : 10.1002/admi.202470002
Fourni par l'Université de Kiel
