Dr Akhilesh K. Gaharwar, professeur adjoint au Département de génie biomédical, introduit un nouveau concept pour contrôler les caractéristiques de mouillage en modulant les défauts atomiques dans les nanomatériaux 2D. Ce travail jette un nouvel éclairage sur le rôle des lacunes atomiques sur les caractéristiques de mouillage qui peuvent être exploitées pour développer des surfaces superhydrophobes pour des applications biomédicales. Crédit :Université A&M du Texas
Les feuilles des plantes ont un super pouvoir naturel - elles sont conçues avec des caractéristiques hydrofuges. Appelée surface superhydrophobe, ce trait permet aux feuilles de se nettoyer des particules de poussière. Inspiré par ces conceptions naturelles, une équipe de chercheurs de la Texas A&M University a développé un moyen innovant de contrôler l'hydrophobie d'une surface au profit du domaine biomédical.
Des chercheurs du laboratoire du Dr Akhilesh K. Gaharwar du département de génie biomédical ont développé un « effet lotus » en incorporant des défauts atomiques dans des nanomatériaux, qui pourraient avoir de larges applications dans le domaine biomédical dont la biodétection, laboratoire sur puce, anti-sang, applications antisalissures et autonettoyantes.
Les matériaux superhydrophobes sont largement utilisés pour les caractéristiques d'autonettoyage des appareils. Cependant, les matériaux actuels nécessitent une modification de la chimie ou de la topographie de la surface pour fonctionner. Ceci limite l'utilisation de matériaux superhydrophobes.
"Concevoir des surfaces hydrophobes et contrôler le comportement de mouillage a longtemps été d'un grand intérêt, car il joue un rôle crucial dans l'accomplissement de la capacité d'auto-nettoyage, " dit Gaharwar. " Cependant, il existe une approche biocompatible limitée pour contrôler le comportement de mouillage de la surface comme souhaité dans plusieurs applications biomédicales et biotechnologiques.
La conception Texas A&M adopte un assemblage « de type nanofleur » de couches atomiques bidimensionnelles (2D) pour protéger la surface du mouillage. L'équipe a récemment publié une étude publiée dans Communications chimiques . Les nanomatériaux 2D sont une classe ultrafine de nanomatériaux et ont reçu une attention considérable dans la recherche. Le laboratoire de Gaharwar a utilisé du bisulfure de molybdène 2D (MoS2), une nouvelle classe de nanomatériaux 2D qui a montré un énorme potentiel en nanoélectronique, capteurs optiques, sources d'énergie renouvelables, catalyse et lubrification, mais n'a pas été étudié pour des applications biomédicales. Cette approche innovante démontre les applications de cette classe unique de matériaux à l'industrie biomédicale.
Les caractéristiques superhydrophobes du revêtement de nanomatériau sont démontrées. Crédit :Université A&M du Texas
"Ces nanomatériaux 2-D avec leur couche hexagonale tassée repoussent l'adhérence de l'eau, cependant, un atome manquant de la couche supérieure peut permettre un accès facile aux molécules d'eau par la prochaine couche d'atomes en dessous, la faisant passer d'hydrophobe à hydrophile, " a déclaré l'auteur principal de l'étude, Dr Manish Jaiswal, un associé de recherche principal dans le laboratoire de Gaharwar.
Cette technique innovante ouvre de nombreuses portes pour des applications étendues dans plusieurs domaines scientifiques et technologiques. Le revêtement superhydrophobe peut être facilement appliqué sur divers substrats tels que le verre, papier de soie, caoutchouc ou silice en utilisant la méthode d'évaporation du solvant. Ces revêtements superhydrophobes ont des applications très répandues, non seulement dans le développement de surfaces autonettoyantes dans les dispositifs nanoélectroniques, mais aussi pour des applications biomédicales. Spécifiquement, l'étude a démontré que le sang et les milieux de culture cellulaire contenant des protéines n'adhèrent pas à la surface, ce qui est très prometteur. En outre, l'équipe explore actuellement les applications potentielles de l'hydrophobie contrôlée dans le devenir des cellules souches.
