Des chercheurs de l'Université McGill, en collaboration avec Polytechnique Montréal, ont été les pionniers d'une nouvelle façon de créer des hydrogels en utilisant l'échographie, éliminant le besoin d'initiateurs chimiques toxiques. Cette percée offre une approche plus rapide, plus propre et plus durable de la fabrication d'hydrogel, et produit des hydrogels plus forts, plus flexibles et très résistants au gel et à la déshydratation.
Les hydrogels sont des gels composés de polymères qui peuvent absorber et conserver de grandes quantités d'eau. Ils sont largement utilisés dans les pansements des plaies, l'administration de médicaments, l'ingénierie tissulaire, la robotique douce, les lentilles de contact doux et plus encore.
La nouvelle méthode, maintenant publiée dans Science avancéepromet également de faciliter les progrès de l'ingénierie tissulaire, des bioadhésives et de la biopritage 3D.
Formation de gel en quelques minutes
La fabrication traditionnelle d'hydrogel repose sur des initiateurs chimiques, dont certains peuvent être nocifs, en particulier dans les applications médicales. Les initiateurs sont les produits chimiques utilisés pour déclencher des réactions en chaîne chimique.
L'équipe de recherche McGill, dirigée par le professeur d'ingénierie mécanique Jianyu Li, a développé une méthode alternative utilisant l'échographie. Lorsqu'elles sont appliquées à un précurseur liquide, les ondes sonores créent des bulles microscopiques qui s'effondrent avec une immense énergie, déclenchant la formation de gel en quelques minutes.
« Le problème que nous visions à résoudre était la dépendance à l'égard des initiateurs chimiques toxiques », a déclaré Li. « Notre méthode élimine ces substances, ce qui rend le processus plus sûr pour le corps et mieux pour l'environnement. »
Cette technique axée sur les échographies est surnommée « Sonogel ».
« La synthèse typique de l'hydrogel peut prendre des heures ou même pendant la nuit sous la lumière UV », a déclaré Li. « Avec l'échographie, cela se produit en seulement cinq minutes. »
Révolutionner les applications biomédicales
L'une des possibilités les plus excitantes pour cette technologie est les traitements médicaux non invasifs. Étant donné que les ondes échographiques peuvent pénétrer profondément dans les tissus, cette méthode pourrait permettre la formation d'hydrogel dans le corps sans chirurgie.
« Imaginez injeter un précurseur liquide et utiliser l'échographie pour le solidifier précisément si nécessaire », a déclaré Li. « Cela pourrait changer la donne pour traiter les dommages tissulaires et la médecine régénérative. Avec un raffinement supplémentaire, nous pouvons débloquer de nouvelles possibilités pour la production de matériaux plus sûre et plus verte. »
La technique ouvre également la porte à la bioprite 3D basée sur l'échographie. Au lieu de s'appuyer sur la lumière ou la chaleur, les chercheurs pourraient utiliser des ondes sonores pour « imprimer » précisément les structures hydrogel.
« En tirant parti de l'échographie axée sur la haute intensité, nous pouvons façonner et construire des hydrogels avec une précision remarquable », a déclaré Jean Proviser, l'un des co-auteurs de l'étude et professeur adjoint de physique d'ingénierie à Polytechnique Montréal.
