Onderzoekers hebben een efficiënte en gebruiksvriendelijke methode ontdekt om gels en biologische weefsels aan elkaar te binden. Een team van Franse onderzoekers is erin geslaagd een zeer sterke hechting tussen twee gels te verkrijgen door op hun oppervlak een oplossing met nanodeeltjes uit te smeren. Tot nu, er was geen geheel bevredigende methode om adhesie tussen twee gels of twee biologische weefsels te verkrijgen. Online gepubliceerd in Natuur op 11 december 2013 dit werk zou de weg kunnen effenen voor tal van medische en industriële toepassingen.

Gels zijn materialen die voornamelijk bestaan ​​uit een vloeistof, bijvoorbeeld water, verspreid in een moleculair netwerk dat ze hun stevigheid geeft. Voorbeelden van gels in ons dagelijks leven zijn talrijk:gelatine gebruikt in desserts, rode bessen gelei, contactlenzen of het absorberende deel van kinderluiers. Biologische weefsels zoals huid, spieren en organen hebben sterke overeenkomsten met gels, maar, tot nu, het lijmen van deze zachte en gladde, met vloeistof gevulde materialen met behulp van lijmen die normaal gesproken uit polymeren bestaan, was een schijnbaar onmogelijke taak.

Leibler staat bekend om het uitvinden van volledig originele materialen die echte industriële interesse combineren met diepgaande theoretische concepten. Het werk dat hij uitvoerde in samenwerking met Alba Marcellan en hun collega's bij het Laboratoire Matière Molle et Chimie (CNRS/ESPCI ParisTech) en het Laboratoire Physico-Chimie des Polymères et Milieux Dispersés (CNRS/UPMC/ESPCI ParisTech) heeft geresulteerd in een roman idee:gels aan elkaar lijmen door een oplossing van nanodeeltjes op hun oppervlak te verspreiden.

Het principe is het volgende:de nanodeeltjes van de oplossing binden aan het moleculaire netwerk van de gel, een fenomeen dat bekend staat als adsorptie en, tegelijkertijd, het moleculaire netwerk bindt de deeltjes aan elkaar. Op deze manier, de nanodeeltjes leggen ontelbare verbindingen tussen de twee gels.

Met zijn collega's van het Laboratoire Matière Molle et Chimie, hij heeft supramoleculaire rubbers ontwikkeld die zichzelf kunnen genezen door eenvoudig contact, na in stukken te zijn gesneden. Hij vond ook een nieuwe klasse van organische materialen uit, bekend als vitrimeren. Herstelbaar en recyclebaar, deze materialen, zoals glas, kan naar wens en op een omkeerbare manier worden gevormd, terwijl het onoplosbaar blijft, licht en sterk. Revolutionaire methode voor het lijmen van gels - en het adhesieproces van biologische weefsels duurt slechts enkele seconden. De methode vereist geen toevoeging van polymeren en omvat geen chemische reactie.

Een waterige oplossing van nanodeeltjes van silica, een verbinding die gemakkelijk verkrijgbaar is en veel wordt gebruikt in de industrie, vooral als voedseladditief, maakt het mogelijk om alle soorten gel aan elkaar te lijmen, zelfs als ze niet dezelfde consistentie of dezelfde mechanische eigenschappen hebben. Afgezien van de snelheid en eenvoud van gebruik, de hechting van de nanodeeltjes is sterk omdat de junctie vaak beter bestand is tegen vervorming dan de gel zelf. Naast een uitstekende weerstand tegen onderdompeling in water, de hechting is ook zelfherstellend:twee stukken die losgeraakt zijn, kunnen worden verplaatst en weer aan elkaar worden gelijmd zonder nanodeeltjes toe te voegen. Silica nanodeeltjes zijn niet de enige materialen die deze eigenschappen vertonen. De onderzoekers hebben vergelijkbare resultaten verkregen met behulp van nanokristallen van cellulose en koolstofnanobuisjes.

Eindelijk, om het potentieel van deze ontdekking op het gebied van biologische weefsels te illustreren, de onderzoekers verlijmden met succes twee stukken kalfslever gesneden met een scalpel met behulp van een oplossing van silica-nanodeeltjes.

Deze ontdekking opent nieuwe toepassingen en onderzoeksgebieden, vooral op medisch en veterinair gebied en vooral in chirurgie en regeneratieve geneeskunde. Het kan bijvoorbeeld mogelijk zijn om deze methode te gebruiken om huid of organen die een incisie of een diepe laesie hebben ondergaan, aan elkaar te lijmen. Deze methode kan bovendien interessant zijn voor de voedselverwerkende en cosmetische industrie, maar ook voor fabrikanten van prothesen en medische hulpmiddelen (verbanden, pleisters, hydrogels, enzovoort.).