Des chercheurs de l'Institut des sciences industrielles de l'Université de Tokyo ont étudié une nouvelle méthode pour créer des systèmes colloïdaux semi-solides avec moins de contraintes mécaniques internes en retardant la formation de réseaux. Ces travaux pourraient aider les scientifiques à mieux comprendre les processus biologiques impliquant le cytoplasme.

Au sein de la physique de la matière molle, les gels sont un spectacle relativement familier. Certaines suspensions de particules peuvent être transformées en semi-solide lorsque les particules se joignent pour former un réseau rigide. Pensez à Jell-O, dans lequel un mélange moelleux de protéines de gélatine se transforme en un délicieux, dessert libre. Les gels jouent un rôle important en biologie, et peut être impliqué dans la façon dont les cellules se déplacent et réagissent aux conditions externes changeantes.

Des scientifiques de l'Université de Tokyo ont étudié le mécanisme par lequel les particules dispersées, appelés colloïdes, se réunir pendant la gélification. On pense que la plupart des réseaux de gel se forment avant l'arrêt du mouvement dynamique, ce qui conduit à une contrainte mécanique intégrée. Si la création des réseaux pouvait être retardée, ils pourraient être libérés de ce stress et plus stables.

"Un filet sous tension mécanique est étiré et parfois cassé. Les gels colloïdaux conventionnels souffrent d'un tel stress, Et ainsi, ne sont pas si stables. Les gels sans stress sont exempts de ce problème, " explique le premier auteur Hideyo Tsurusawa.

L'équipe a découvert que la formation de réseau (percolation) se produit après la formation d'une structure mécaniquement stable et l'arrêt du mouvement des particules pour une concentration plus faible de particules colloïdales par rapport à celle à laquelle les gels traditionnels se forment. Les chercheurs ont utilisé la microscopie confocale et des simulations informatiques pour mieux comprendre la gélification conventionnelle et sans stress. Des systèmes avec des colloïdes de poly(méthacrylate de méthyle) marqués par fluorescence pourraient être surveillés pour voir combien de temps il a fallu pour que les réseaux se forment et pour que le mouvement des particules soit arrêté.

Le choix entre ces deux types de gélification est déterminé par le rapport grand et petit entre les deux temps caractéristiques, c'est à dire., « temps jusqu'à ce que la structure mécaniquement stable soit formée » et « temps jusqu'à la percolation. » Par ailleurs, lorsque l'interaction entre les particules est à courte portée, la relation grande et petite est déterminée uniquement par la fraction volumique du colloïde.

"Nous avons découvert que la gélification colloïdale peut être universellement regroupée dans les deux types. Cette classification universelle de la gélification des systèmes de particules devrait apporter une contribution significative à la compréhension de la gélification dans le domaine de la matière molle et de la biologie, ", a déclaré l'auteur principal Hajime Tanaka. "Nos résultats pourraient être appliqués au développement de nouveaux processus industriels qui créent des produits semi-solides, y compris les denrées alimentaires, plus efficacement."