Revolutionerende metode til limning af geler og biologiske væv

Forskere har opdaget en effektiv og brugervenlig metode til binding af geler og biologiske væv. Et team af franske forskere er lykkedes med at opnå meget stærk vedhæftning mellem to geler ved at sprede en opløsning indeholdende nanopartikler på deres overflade. Indtil nu, der var ingen helt tilfredsstillende metode til opnåelse af adhæsion mellem to geler eller to biologiske væv. Udgivet online i Natur den 11. december 2013, dette arbejde kunne bane vejen for talrige medicinske og industrielle anvendelser.

Geler er materialer, der hovedsageligt består af en væske, for eksempel vand, spredt i et molekylært netværk, der giver dem deres soliditet. Eksempler på geler i vores hverdag er mange:gelatine brugt i desserter, ribsgelé, kontaktlinser eller den absorberende del af børnes bleer. Biologiske væv såsom hud, muskler og organer har stærke ligheder med geler, men, indtil nu, limning af disse bløde og glatte væskefyldte materialer ved hjælp af klæbemidler, der normalt består af polymerer, var en tilsyneladende umulig opgave.

Leibler er anerkendt for at opfinde helt originale materialer, der kombinerer reel industriel interesse med dybtgående teoretiske begreber. Det arbejde, han udførte i samarbejde med Alba Marcellan og deres kolleger på Laboratoire Matière Molle et Chimie (CNRS/ESPCI ParisTech) og Laboratoire Physico-Chimie des Polymères et Milieux Dispersés (CNRS/UPMC/ESPCI ParisTech) har resulteret i en ny roman idé:limning af geler ved at sprede en opløsning af nanopartikler på deres overflade.

Princippet er følgende:nanopartiklerne i opløsningen binder sig til gelens molekylære netværk, et fænomen kendt som adsorption og på samme tid, det molekylære netværk binder partiklerne sammen. På denne måde, nanopartiklerne etablerer utallige forbindelser mellem de to geler.

Med sine kolleger på Laboratoire Matière Molle et Chimie, han har udviklet supramolekylære gummier, der er i stand til selvhelbredelse ved simpel kontakt, efter at være skåret i stykker. Han opfandt også en ny klasse af organiske materialer kendt som vitrimers. Kan repareres og genbruges, disse materialer, som glas, kan formes efter ønske og på en reversibel måde, mens den forbliver uopløselig, let og stærk. Revolutionerende metode til limning af geler - og biologisk vævsadhæsionsproces tager kun få sekunder. Metoden kræver ikke tilsætning af polymerer og involverer ikke nogen kemisk reaktion.

En vandig opløsning af nanopartikler af silica, en forbindelse, der er let tilgængelig og meget udbredt i industrien, især som tilsætningsstof til fødevarer, gør det muligt at lime alle typer gel sammen, selv når de ikke har samme konsistens eller de samme mekaniske egenskaber. Bortset fra hurtigheden og enkelheden ved brug, vedhæftningen fra nanopartiklerne er stærk, da krydset ofte tåler deformation bedre end selve gelen. Ud over at tilbyde fremragende modstandsdygtighed over for nedsænkning i vand, vedhæftningen er også selvreparerende:To stykker, der er gået i stykker, kan flyttes og limes sammen igen uden at tilføje nanopartikler. Silica nanopartikler er ikke de eneste materialer, der viser disse egenskaber. Forskerne har opnået lignende resultater ved hjælp af cellulosananokrystaller og kulnanorør.

Endelig, at illustrere potentialet ved denne opdagelse inden for biologiske væv, forskerne limede med succes sammen to stykker kalveslever skåret med en skalpel ved hjælp af en opløsning af silica nanopartikler.

Denne opdagelse åbner nye applikationer og forskningsområder, især inden for det medicinske og veterinære område og især inden for kirurgi og regenerativ medicin. Det kan f.eks. Være muligt at bruge denne metode til at lime hud eller organer sammen, der har gennemgået et snit eller en dyb læsion. Denne metode kan desuden være af interesse for fødevareindustrien og kosmetikindustrien samt for producenter af proteser og medicinsk udstyr (bandager, lapper, hydrogeler, etc.).