Les chercheurs ont analysé des milliers de séquences de protéines naturelles et ont obtenu l'aide de l'IA afin de concevoir un nouvel adhésif hydrogel qui peut rester collant sous l'eau ou même dans un corps vivant
Les chercheurs ont testé un hydrogel collant en l'utilisant pour coller un canard en caoutchouc sur une roche dans l'océan
Un canard en caoutchouc qui a été collé à un rocher balnéaire depuis plus d'un an a prouvé la force d'un nouveau matériau collant. L'adhésif pourrait être utilisé dans les robots en haute mer et les travaux de réparation, ou comme colle chirurgicale pour les procédures médicales.
«Nous avons développé un hydrogel super adhésif qui fonctionne extrêmement bien même sous l'eau – quelque chose que très peu de matériaux peuvent réaliser», explique Fan Hailong à l'Université de Shenzhen en Chine. Les hydrogels sont des matériaux extensibles et doux.
Fan, puis à l'Université Hokkaido au Japon, et ses collègues ont analysé 24 000 séquences de protéines collantes de nombreux organismes différents pour identifier les combinaisons les plus collantes d'acides aminés, les éléments constitutifs des protéines. Ils ont utilisé ces informations pour créer 180 types différents d'hydrogel adhésif. Ensuite, ils ont formé des modèles d'intelligence artificielle sur les propriétés des matériaux des hydrogels pour prédire encore de meilleures recettes de matériaux super bâton.
Ce processus a permis à l'équipe de développer une nouvelle classe d'hydrogel polyvalent et collant. Le matériau se lie aux surfaces même lorsqu'il a été décoché et reposait plusieurs fois ou immergé dans de l'eau de mer, explique Fan. Il a dépassé 1 mégapascal de résistance à l'adhésion sous l'eau – environ 10 fois plus fort que les matériaux de la plupart des mous et collants dans les mêmes conditions.
La recherche «démontre un changement de paradigme dans la façon dont nous pouvons concevoir des matériaux doux à haute performance», explique Zhao Qin à l'Université de Syracuse dans l'État de New York. Il a salué l'équipe pour identifier les modèles d'adhésion dans les protéines naturelles et les capturer dans le nouveau matériau.
La démonstration la plus fantaisiste de la résistance collante de l'hydrogel impliquait de garder ce canard en caoutchouc jaune attaché à la roche imbibée d'ondes par le rivage. Dans une expérience plus pratique, l'hydrogel a instantanément scellé un tuyau d'eau qui fuit. Cela suggère que cela pourrait aider à réparer les structures sous-marines ou à faire de l'électronique flexible et de la robotique résistante à l'eau.
Le matériau était également biocompatible, ce que les chercheurs prouvés en l'implantant sous la peau des souris. Cela pourrait le rendre utile pour les applications biomédicales, telles que les implants d'apization ou le travail comme colle chirurgicale.
L'adhérence de l'hydrogel est remarquable, explique Qin, mais il note que le matériau doit être relativement épais pour bien performer. Il espère le voir testé en dehors des conditions expérimentales idéales, en particulier dans les situations du monde réel avec des surfaces rugueuses, contaminées ou mobiles.
Les chercheurs ont soumis un brevet pour le nouveau matériel via l'Université Hokkaido, où la plupart d'entre eux travaillent.
