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Les chercheurs du MIT développent un hybride hydrogel robuste qui ne sèche jamais

Les chercheurs du MIT développent un hybride hydrogel robuste qui ne sèche jamais


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Quiconque porte des lentilles de contact comprend les frustrations de devoir remplacer les lentilles tous les jours ou de les plonger dans un liquide pour qu'elles ne sèchent pas. Le matériau dont ils sont faits est un hydrogel, et ils sont réputés pour se dessécher en un désordre croustillant s'ils ne sont pas constamment hydratés. Cependant, l'été dernier, les ingénieurs du MIT ont découvert un moyen d'empêcher les hydrogels de se déshydrater. La technique permettra des lentilles de contact beaucoup plus durables, des progrès dans la bioélectronique flexible et pourrait potentiellement devenir un composant viable de la peau artificielle.

Les hydrogels traditionnels s'évaporent facilement une fois qu'ils entrent en contact avec l'air. Mais, en liant des polymères élastiques (comme le caoutchouc et le silicone, tous deux extensibles comme des hydrogels), la couche externe du gel est devenue imperméable à l'eau. Le revêtement des hydrogels avec une fine couche d'élastomère crée une barrière qui empêche l'eau de s'évaporer, la maintenant ainsi humide, flexible et robuste.

L’ingénieur principal du projet Xuanhe Zhao, professeur associé en développement de carrière Robert N. Noyce au département de génie mécanique du MIT, affirme que l’idée du matériau en couches est inspirée de la peau humaine. Semblable au polymère hybride, la peau est composée de plusieurs couches; l'épiderme externe qui est lié à la couche de derme sous-jacente. Les principales fonctions de l'épiderme sont d'agir comme un bouclier pour empêcher les matières étrangères de pénétrer dans le corps et pour protéger les muscles et les organes du corps du dessèchement.

[Édité:Source de l'image:MIT / Mélanie Gonick]

Applications dans le monde réel

L'hybride hydrogel-élastomère est étonnamment une amélioration de la peau. La liaison entre le polymère élastique et l'hydrogel est plusieurs fois plus fort que le lien entre l'épiderme et le derme. D'autres améliorations sont apportées en mettant en œuvre de minuscules canaux dans le matériau hybride pour agir comme des vaisseaux sanguins artificiels. D'autres variantes du matériau contiennent des circuits ioniques complexes intégrés qui peuvent imiter des réseaux nerveux.

Pour tester le matériau, les chercheurs ont soumis l'élastomère à la lumière UV. Même après 48 heures dans un environnement de laboratoire sec, la masse du matériau est restée presque identique, confirmant que l'hydrogel a conservé la majeure partie de l'humidité. D'autres tests ont examiné la force requise pour séparer l'élastomère de l'hydrogel. Il a été déterminé qu’une force supérieure à 1 000 joules par mètre carré est nécessaire pour séparer les deux, ce qui est nettement supérieur à la force nécessaire pour séparer l’épiderme de la peau du derme.

«C'est plus dur même que la peau», dit Zhao. «Nous pouvons également étirer le matériau jusqu'à sept fois sa longueur d'origine, et le lien tient toujours.» Il a poursuivi: «Nous espérons que ce travail ouvrira la voie à des peaux synthétiques, voire à des robots à peau très douce et flexible avec une fonction biologique.

D'autres applications pourraient même le voir être utilisé comme un bandage «intelligent». Les capteurs électroniques intégrés peuvent surveiller les niveaux d'oxygène, la pression artérielle et d'autres informations vitales, tout en étant capables de se conformer à un corps en mouvement continu.

Démonstration de la convection de produits chimiques à travers les canaux de la peau[Source de l'image:MIT]

Les canaux agissent comme un simple réseau de vaisseaux sanguins, capables de transporter et de distribuer des liquides à travers le matériau. Les chercheurs pensent que le matériau hybride-élastomère peut être utilisé comme bandage microfluidique extensible capable de délivrer des médicaments à travers la peau.

«Nous avons montré que nous pouvions l'utiliser comme un circuit microfluidique extensible», explique Yuk. «Dans le corps humain, les choses bougent, se plient et se déforment. Ici, nous pouvons peut-être faire de la microfluidique et voir comment [l'appareil] se comporte dans une partie mobile du corps.

Aller de l'avant

Le groupe de chercheurs espère développer le matériel pour qu'il soit utile dans un plus large éventail d'applications, y compris en tant qu'appareil électronique portable et en tant que bandage à la demande pour l'administration de drogues. Des recherches supplémentaires sont en cours pour tester la viabilité de la création de lentilles de contact non sèches et intégrées dans des circuits, ce qui donne lieu à la possibilité de lentilles beaucoup plus durables.

«En fin de compte, nous essayons d'élargir l'argument de l'utilisation des hydrogels en tant qu'outillage d'ingénierie avancé», déclare Zhao.

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Écrit par Maverick Baker


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