Les chercheurs ont découvert une méthode efficace et facile à utiliser pour lier ensemble des gels et des tissus biologiques. Une équipe de chercheurs français a réussi à obtenir une très forte adhérence entre deux gels en étalant sur leur surface une solution contenant des nanoparticules. Jusqu'à maintenant, il n'y avait pas de méthode entièrement satisfaisante pour obtenir l'adhésion entre deux gels ou deux tissus biologiques. Publié en ligne dans La nature le 11 décembre 2013, ces travaux pourraient ouvrir la voie à de nombreuses applications médicales et industrielles.

Les gels sont des matériaux qui sont principalement composés d'un liquide, par exemple de l'eau, dispersés dans un réseau moléculaire qui leur donne leur solidité. Les exemples de gels dans notre quotidien sont nombreux :gélatine utilisée dans les desserts, gelée de groseilles, lentilles de contact ou la partie absorbante des couches pour enfants. Les tissus biologiques tels que la peau, les muscles et les organes ont de fortes similitudes avec les gels mais, jusqu'à maintenant, coller ces matériaux remplis de liquide souples et glissants à l'aide d'adhésifs normalement composés de polymères était une tâche apparemment impossible.

Leibler est reconnu pour avoir inventé des matériaux totalement originaux alliant un réel intérêt industriel à des concepts théoriques profonds. Les travaux qu'il a menés en collaboration avec Alba Marcellan et leurs collègues du Laboratoire Matière Molle et Chimie (CNRS/ESPCI ParisTech) et du Laboratoire Physico-Chimie des Polymères et Milieux Dispersés (CNRS/ UPMC/ESPCI ParisTech) ont abouti à un roman idée :coller des gels entre eux en étalant une solution de nanoparticules à leur surface.

Le principe est le suivant :les nanoparticules de la solution se fixent sur le réseau moléculaire du gel, un phénomène connu sous le nom d'adsorption et, à la fois, le réseau moléculaire lie les particules entre elles. De cette façon, les nanoparticules établissent d'innombrables connexions entre les deux gels.

Avec ses collègues du Laboratoire Matière Molle et Chimie, il a développé des caoutchoucs supramoléculaires capables de s'auto-cicatriser par simple contact, après avoir été coupé en morceaux. Il a également inventé une nouvelle classe de matériaux organiques appelés vitrimères. Réparable et recyclable, ces matériaux, comme le verre, peut être façonné à volonté et de manière réversible, tout en restant insoluble, léger et fort. Méthode révolutionnaire pour le collage des gels - et le processus d'adhésion des tissus biologiques ne prend que quelques secondes. Le procédé ne nécessite pas l'ajout de polymères et n'implique aucune réaction chimique.

Une solution aqueuse de nanoparticules de silice, un composé facilement disponible et largement utilisé dans l'industrie, notamment comme additif alimentaire, permet de coller tous types de gels, même lorsqu'ils n'ont pas la même consistance ni les mêmes propriétés mécaniques. Outre la rapidité et la simplicité d'utilisation, l'adhésion apportée par les nanoparticules est forte puisque la jonction résiste souvent mieux à la déformation que le gel lui-même. En plus d'offrir une excellente résistance à l'immersion dans l'eau, l'adhérence est également auto-réparatrice :deux pièces décollées peuvent être repositionnées et recollées sans ajout de nanoparticules. Les nanoparticules de silice ne sont pas les seuls matériaux qui présentent ces propriétés. Les chercheurs ont obtenu des résultats similaires en utilisant des nanocristaux de cellulose et des nanotubes de carbone.

Finalement, illustrer le potentiel de cette découverte dans le domaine des tissus biologiques, les chercheurs ont réussi à coller ensemble deux morceaux de foie de veau coupés au scalpel à l'aide d'une solution de nanoparticules de silice.

Cette découverte ouvre de nouvelles applications et de nouveaux domaines de recherche, notamment dans les domaines médical et vétérinaire et notamment en chirurgie et médecine régénérative. Il peut par exemple être possible d'utiliser cette méthode pour coller ensemble de la peau ou des organes ayant subi une incision ou une lésion profonde. Cette méthode pourrait d'ailleurs intéresser les industries agroalimentaires et cosmétiques ainsi que les fabricants de prothèses et de dispositifs médicaux (pansements, patchs, hydrogels, etc.).