Chercheurs du Laboratoire des matériaux photoniques et dispositifs à fibre de l'EPFL, qui est dirigé par Fabien Sorin, ont mis au point une technique simple et innovante pour dessiner ou imprimer des complexes, motifs nanométriques sur fibres polymères creuses. Leurs travaux ont été publiés dans Matériaux fonctionnels avancés .

Les applications potentielles de cette percée sont nombreuses. Les motifs imprimés pourraient être utilisés pour conférer certains effets optiques à une fibre ou la rendre résistante à l'eau. Ils pourraient également guider la croissance des cellules souches dans les canaux de fibres texturés ou être utilisés pour décomposer la fibre à un endroit et à un moment précis afin de libérer des médicaments dans le cadre d'un pansement intelligent.

Étirement de la fibre comme du plastique fondu

Pour faire leurs empreintes nanométriques, les chercheurs ont commencé par une technique appelée dessin thermique, qui est la technique utilisée pour fabriquer des fibres optiques. Le dessin thermique consiste à graver ou à imprimer des motifs millimétriques sur une préforme, qui est une version macroscopique de la fibre cible. La préforme imprimée est chauffée pour changer sa viscosité, étiré comme du plastique fondu en un long, fibre fine, puis laissé durcir à nouveau. L'étirement fait rétrécir le motif tout en conservant ses proportions et sa position. Pourtant, cette méthode présente un inconvénient majeur :le motif ne reste pas intact en dessous de l'échelle micrométrique. "Quand la fibre est étirée, la tension superficielle du polymère structuré provoque la déformation du motif et même sa disparition en dessous d'une certaine taille, autour de quelques microns, " dit Sorin.

Pour éviter ce problème, les chercheurs de l'EPFL ont eu l'idée de prendre en sandwich la préforme imprimée dans un polymère sacrificiel. Ce polymère protège le motif lors de l'étirement en réduisant la tension de surface. Il est jeté une fois l'étirement terminé. Grâce à cette astuce, les chercheurs sont capables d'appliquer des motifs minuscules et très complexes à divers types de fibres. "Nous avons réalisé des modèles de 300 nanomètres, mais nous pourrions facilement les rendre aussi petits que plusieurs dizaines de nanomètres, " a déclaré Sorin. C'est la première fois que des motifs aussi minuscules et très complexes sont imprimés sur une fibre flexible à très grande échelle. " Cette technique permet d'obtenir des textures avec des tailles de caractéristiques deux fois plus petites que celles rapportées précédemment, " a déclaré Sorin. " Il pourrait être appliqué à des kilomètres de fibres à un coût très raisonnable. "

Mettre en évidence les applications potentielles de leur réalisation, les chercheurs se sont associés à la chaire de la Fondation Bertarelli en technologie neuroprothétique, dirigé par Stéphanie Lacour. Travail in vitro, ils ont pu utiliser leurs fibres pour guider les neurites d'un ganglion spinal (sur le nerf spinal). C'était une étape encourageante vers l'utilisation de ces fibres pour aider les nerfs à se régénérer ou pour créer des tissus artificiels.

Ce développement pourrait avoir des implications dans de nombreux autres domaines que la biologie. "Les fibres rendues résistantes à l'eau par le motif pourraient être utilisées pour fabriquer des vêtements. Ou nous pourrions donner aux fibres des effets optiques spéciaux à des fins de conception ou de détection. Il y a aussi beaucoup à faire avec les nombreux nouveaux systèmes microfluidiques disponibles, " a déclaré Sorin. La prochaine étape pour les chercheurs sera de s'associer à d'autres laboratoires de l'EPFL sur des initiatives telles que l'étude de la régénération nerveuse in vivo. Tout cela, grâce à la merveille des fibres polymères imprimées.