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Posté par Isabelle le Lundi 07/08/2017 à 00:00
Un adhésif puissant et stable en milieu humide pour favoriser la cicatrisation
Lindsay Brownell, Wyss Institute

Avez-vous déjà essayé de faire adhérer un Band?Aid® à une peau humide sans perdre patience ? La peau humide n'est toutefois pas la seule surface inhospitalière pour les adhésifs médicaux. En effet, l'organisme regorge de sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la...), de sérum et d'autres liquides qui nuisent à la cicatrisation de nombreuses lésions internes. Parmi les adhésifs actuels, plusieurs sont toxiques pour les cellules, rigides une fois secs et n'adhèrent pas bien aux tissus biologiques. Cependant, des chercheurs des universités Harvard et McGill ont mis au point (Graphie) un adhésif ultrapuissant, résistant, biocompatible et dont l'adhérence aux tissus - même humides - est comparable à celle du cartilage (Le cartilage est un tissu conjonctif spécialisé formé par des cellules, les chondrocytes, de forme arrondie, généralement incluses dans des logettes, ou chondroplastes (en réalité, ce chondroplaste...) élastique naturel de l'organisme. La revue Science (La science (latin scientia, « connaissance ») est, d'après le dictionnaire Le Robert, « Ce que l'on sait pour l'avoir appris, ce que l'on tient pour vrai au sens large. L'ensemble...) de cette semaine consacre un article à leurs travaux.

Jianyu Li, auteur principal de l'étude, est aujourd'hui professeur adjoint au Département de génie mécanique de l'Université McGill. Lorsqu'il a commencé à étudier les adhésifs médicaux dans le but de les améliorer - il était alors boursier postdoctoral à l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) Wyss de génie biologique de l'Université Harvard - il a trouvé la solution là où il l'attendait le moins : chez une limace (Limace est un nom vernaculaire ambigu désignant en français certains gastéropodes sans coquille externe appartenant à...). Lorsqu'elle se sent menacée, la Loche roussâtre (Arion subfuscus), répandue en Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...) et dans certaines régions des États-Unis, sécrète un mucus qui, telle une colle (Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse servant à lier des pièces entre elles. Ces pièces peuvent être de même nature ou de différents matériaux.), la cloue sur place si solidement que le prédateur a du mal à la déloger. Lors d'une étude antérieure, on avait constaté que cette substance comportait une matrice résistante parsemée de protéines à charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou...) positive. Il n'en fallait pas plus pour que Jianyu Li et ses collaborateurs de l'Institut Wyss et de l'École John-A.-Paulson de génie et de sciences appliquées (SEAS) de l'Université Harvard aient l'idée de créer un hydrogel à double couche. La première couche, matrice constituée d'alginate-polyacrylamide, sert de support à une seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique....) couche adhésive qui renferme des polymères à charge positive faisant saillie à sa surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...).

Une combinaison (Une combinaison peut être :) gagnante Les polymères de la couche adhésive se lient aux tissus biologiques par trois mécanismes - attraction électrostatique aux surfaces cellulaires à charge négative, fixation par liaisons covalentes entre atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps...) contigus et interpénétration physique - réalisant une très forte adhérence. Cela dit, la matrice est aussi importante que la couche adhésive, précise le chercheur : « Lors de la mise au point de la plupart des matériaux antérieurs, on se souciait uniquement de l'interface (Une interface est une zone, réelle ou virtuelle qui sépare deux éléments. L’interface désigne ainsi ce que chaque élément a besoin de connaître de l’autre pour...) tissu-adhésif. Dans le cas de notre adhésif, l'énergie peut se dissiper dans la matrice, si bien que le produit peut se déformer beaucoup plus avant de se briser ». La matrice conçue par l'équipe de chercheurs renferme des ions calcium unis (L'UNIS, pour UNIversité du Svalbard, est une université norvégienne implantée en 1993, à Longyearbyen (2000 habitants), principale cité du Spitzberg (en francais,...) à l'hydrogel d'alginate par des liaisons ioniques. Lorsque l'adhésif subit un stress (Le stress (« contrainte » en anglais), ou syndrome général d'adaptation, est l'ensemble des réponses d'un organisme soumis à des contraintes...), ce sont ces liaisons ioniques qui se brisent en premier, « sacrifice » qui permettra à la matrice d'absorber une grande quantité d'énergie avant que sa structure soit altérée.

« Notre matériau se distingue essentiellement par une combinaison gagnante, à savoir une très grande adhérence alliée à une capacité de transférer et de dissiper la contrainte. Ce sont là des propriétés qui n'ont jamais été réunies dans un seul et même adhésif », explique Dave Mooney, Ph. D., auteur-ressource, membre fondateur et professeur à l'Institut Wyss ainsi que titulaire de la chaire de la Famille Robert-P.-Pinkas en génie biologique à la SEAS.

Les chercheurs ont mis leur adhésif à l'essai sur toutes sortes de tissus porcins, tant secs qu'humides : peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.), cartilage, coeur, artère et foie (Le foie est un organe abdominal impair et asymétrique, logé chez l'homme dans l'hypocondre droit, la loge sous-phrénique droite, la partie supérieure...). L'adhérence du produit à tous ces tissus s'est révélée significativement supérieure à celle d'autres adhésifs médicaux. De plus, ce puissant adhésif est demeuré stable et fermement attaché aux tissus pendant deux semaines après avoir été implanté chez des rats ou utilisé pour obturer un trou dans un coeur de porc (Le porc (du latin porcus) qui se dit aussi cochon domestique (Sus scrofa domesticus) ou cochon des villes est un mammifère domestique omnivore de la famille des porcins, ou suidés proche du...), qu'on a ensuite gonflé et dégonflé mécaniquement, puis soumis à des dizaines de milliers de cycles d'extension. On s'est également servi de cet adhésif pour juguler une hémorragie hépatique chez la souris : le produit n'a pas lésé les tissus ni provoqué l'apparition d'adhérences sur les tissus avoisinants, effets indésirables observés tant avec la colle super glue qu'avec un adhésif commercial (Un commercial (une commerciale) est une personne dont le métier est lié à la vente.) à base de thrombine.

Quelles sont les applications possibles ? En médecine, les applications possibles d'un matériau d'une telle efficacité ne manquent pas. Ainsi, on pourrait en faire des pièces à découper et à appliquer sur des surfaces tissulaires, ou encore une solution injectable indiquée en cas de blessure (Une blessure est une lésion, physique ou psychique, faite involontairement ou dans l'intention de nuire.) profonde. Cet adhésif peut également servir à attacher un dispositif médical à une structure, par exemple un dispositif d'assistance cardiaque. « Les éventuelles applications de cette famille de puissants adhésifs sont multiples », souligne Adam Celiz, Ph. D., coauteur et aujourd'hui chargé de cours au Département de génie biologique de l'Imperial College de Londres (Londres (en anglais : London - /?l?nd?n/) est la capitale ainsi que la plus grande ville d'Angleterre et du Royaume-Uni. Fondée il y a plus de 2 000 ans par les Romains, la ville est aujourd'hui...). « Nous pouvons fabriquer ces adhésifs au moyen de matériaux biodégradables, qui se décomposeront après avoir rempli leur mission. Nous pourrions même allier cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) à la robotique souple pour concevoir des robots adhésifs, ou encore à la pharmacologie pour mettre au point de nouveaux dispositifs d'administration de médicaments. »

« Ce n'est pas la première fois que l'on trouve dans la nature la parfaite solution à un problème courant. Il suffit de chercher à la bonne place et d'avoir un peu de flair », résume Donald Ingber, directeur fondateur de l'Institut Wyss, titulaire de la chaire Judah-Folkman de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants...) vasculaire à la Faculté de médecine de l'Université Harvard et à l'Hôpital pour enfants de Boston (Programme de biologie vasculaire) ainsi que professeur de génie biologique à la SEAS de l'Université Harvard. « Nous avons bien hâte de voir où nous mènera cette technologie, inspirée d'une simple limace, dans ses éventuelles applications en chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin spécialisé dans cette discipline est un chirurgien. Un...) et en cicatrisation. »

L'article « Tough adhesives for diverse wet », J. Li et coll., a été publié dans la revue Science

Cette étude a été financée par l'Institut Wyss de l'Université Harvard, la Fondation nationale des sciences (NSF), les Centres de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) sur le génie des matériaux (MRSEC) de l'Université Harvard, les Instituts nationaux de la santé (NIH) des États-Unis, la bourse internationale sortante Marie-Curie, la Fondation des sciences de l'Irlande et l'Université Tsinghua.


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Source: Université McGill