Un nouveau type de polymère imprimable en 3D, développé par des chercheurs de l’Université de Virginie, offre une avancée significative dans la science des matériaux biocompatibles avec des applications potentielles allant de greffes d’organes plus sûres à des batteries plus efficaces. L’élasticité unique et la compatibilité biologique du matériau répondent aux limites critiques des polymères existants utilisés dans les technologies biomédicales et de stockage d’énergie.
Le défi avec les polymères actuels
Le polyéthylène glycol (PEG), un matériau courant dans l’ingénierie tissulaire et l’administration de médicaments, souffre de fragilité lorsqu’il est formé en réseaux. Les réseaux PEG traditionnels, créés par réticulation dans l’eau et séchage ultérieur, cristallisent, perdant leur extensibilité et leur intégrité structurelle. Cette rigidité restreint leur utilisation dans des structures plus grandes et flexibles comme les organes synthétiques ou les implants médicaux dynamiques.
Le design du goupillon pliable
La percée réside dans l’adaptation d’un design de « goupillon pliable », inspiré de la structure du caoutchouc résilient. Cette architecture intègre de longues chaînes latérales flexibles rayonnant à partir d’une épine dorsale centrale, permettant au matériau de stocker de la longueur en interne comme un accordéon. Lorsqu’elles sont étirées, ces chaînes se déplient, offrant une élasticité exceptionnelle sans compromettre la résistance.
Comment ça marche : étirement au niveau moléculaire
Les chercheurs, dirigés par Liheng Cai, professeur agrégé de science et d’ingénierie des matériaux à l’UVA, ont appliqué ce concept au PEG. En exposant un mélange de précurseurs à la lumière ultraviolette, ils ont initié la polymérisation, formant un réseau d’architecture de brosse à bouteilles. Le matériau obtenu est hautement extensible, imprimable en 3D et conserve son intégrité sous contrainte.
Biocompatibilité et applications médicales
Le nouveau matériau démontre une excellente biocompatibilité. Les cultures cellulaires associées au polymère n’ont montré aucun effet indésirable, confirmant son adéquation aux applications médicales internes, telles que les échafaudages d’organes ou les systèmes de libération contrôlée de médicaments. Cette compatibilité est cruciale pour réduire le rejet immunitaire et garantir la sécurité des implants à long terme.
Potentiel de stockage d’énergie
Au-delà des applications biomédicales, le polymère présente des propriétés prometteuses pour les technologies avancées de batteries. Comparé aux électrolytes polymères solides existants, le nouveau matériau présente une conductivité électrique et une extensibilité supérieures à température ambiante. Cette combinaison pourrait conduire à des batteries plus efficaces, plus flexibles et plus durables.
Recherche et développement futurs
Les chercheurs explorent la combinaison du polymère avec d’autres matériaux pour créer des composites imprimables en 3D avec des compositions chimiques sur mesure. Cela ouvre la possibilité de créer des implants personnalisés, des capteurs flexibles ou des dispositifs de stockage d’énergie hautes performances. L’équipe continue d’étudier l’extension de la recherche aux technologies de batteries à semi-conducteurs.
Cette avancée répond à un besoin critique de matériaux biocompatibles et extensibles, ouvrant la voie à des technologies médicales plus sûres et plus efficaces et à des solutions avancées de stockage d’énergie.
