"Les racines de lotus peuvent se briser, mais la fibre reste jointe" - un vieux dicton chinois qui reflète la structure unique et les propriétés mécaniques de la fibre de lotus. Les propriétés mécaniques exceptionnelles des fibres de lotus peuvent être attribuées à leur structure en spirale unique, qui fournit un modèle attrayant pour la conception biomimétique de fibres artificielles.

Dans une nouvelle étude publiée dans Lettres nano , une équipe dirigée par le professeur Yu Shuhong de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) de l'Académie chinoise des sciences (CAS) a signalé une fibre d'hydrogel de cellulose bactérienne (BC) à structure en spirale mimétique-fibre de lotus bio-inspirée avec une haute force, haute ténacité, excellente biocompatibilité, bonne extensibilité, et une dissipation d'énergie élevée.

Contrairement à l'hydrogel à base de polymère, la nouvelle fibre d'hydrogel biomimétique (BHF) est basée sur l'hydrogel BC avec des réseaux de nanofibres de cellulose 3-D produits par des bactéries. Les nanofibres de cellulose fournissent le réseau de liaison hydrogène réversible qui se traduit par des propriétés mécaniques uniques.

Les chercheurs ont appliqué une force tangentielle constante à l'hydrogel BC prétraité le long de la direction de la section transversale. Puis, les deux faces de l'hydrogel ont été soumises à des forces tangentielles opposées, et une déformation plastique locale s'est produite.

Les liaisons hydrogène dans le réseau 3-D de nanofibres de cellulose ont été rompues par la force tangentielle, provoquant la torsion en spirale de la bande d'hydrogel et le glissement et la déformation du réseau. Lorsque la force tangentielle a été supprimée, les liaisons hydrogène reformées entre les nanofibres, et la structure en spirale de la fibre a été fixée.

Bénéficié de la structure en spirale de lotus-fibre-mimétique, la ténacité du BHF peut atteindre ～116,3 MJ m ^-3 , ce qui est plus de neuf fois supérieur à ceux de la fibre d'hydrogel BC non spiralée. Outre, une fois le BHF étiré, il est presque non résilient.

Combinant des propriétés mécaniques exceptionnelles avec une excellente biocompatibilité dérivée du BC, Le BHF est une fibre hydrogel prometteuse pour le matériel biomédical, notamment pour la suture chirurgicale, un matériau biomédical structurel couramment utilisé pour la réparation des plaies.

Par rapport à la suture chirurgicale commerciale avec un module plus élevé, le BHF a un module et une résistance similaires aux tissus mous, comme la peau. L'extensibilité et la dissipation d'énergie exceptionnelles du BHF lui permettent d'absorber l'énergie de la déformation des tissus autour d'une plaie et de protéger efficacement la plaie de la rupture, ce qui fait de BHF une suture chirurgicale idéale.

Quoi de plus, la structure poreuse du BHF lui permet également d'adsorber des petites molécules fonctionnelles, tels que des antibiotiques ou des composés anti-inflammatoires, et les libérer durablement sur les plaies. Avec une conception appropriée, BHF serait une plate-forme puissante pour de nombreuses applications médicales.