Un adh茅sif puissant et stable en milieu humide pour favoriser la cicatrisation
Lindsay Brownell, Wyss Institute
Avez-vous d茅j脿 essay茅 de faire adh茅rer un Band鈥慉id庐 脿 une peau humide sans perdre patience? La peau humide n鈥檈st toutefois pas la seule surface inhospitali猫re pour les adh茅sifs m茅dicaux. En effet, l鈥檕rganisme regorge de sang, de s茅rum et d鈥檃utres liquides qui nuisent 脿 la cicatrisation de nombreuses l茅sions internes. Parmi les adh茅sifs actuels, plusieurs sont toxiques pour les cellules, rigides une fois secs et n鈥檃dh猫rent pas bien aux tissus biologiques. Cependant, des chercheurs des universit茅s Harvard et 平特五不中 ont mis au point un adh茅sif ultrapuissant, r茅sistant, biocompatible et dont l鈥檃dh茅rence aux tissus听鈥� m锚me humides听鈥� est comparable 脿 celle du cartilage 茅lastique naturel de l鈥檕rganisme. La revue Science de cette semaine consacre un article 脿 leurs travaux.
Jianyu听Li, auteur principal de l鈥櫭﹖ude, est aujourd鈥檋ui professeur adjoint au D茅partement de g茅nie m茅canique de l鈥橴niversit茅听平特五不中. Lorsqu鈥檌l a commenc茅 脿 茅tudier les adh茅sifs m茅dicaux dans le but de les am茅liorer听鈥� il 茅tait alors boursier postdoctoral 脿 l鈥橧nstitut Wyss de g茅nie biologique de l鈥橴niversit茅 Harvard听鈥� il a trouv茅 la solution l脿 o霉 il l鈥檃ttendait le moins听: chez une limace. Lorsqu鈥檈lle se sent menac茅e, la Loche rouss芒tre (Arion听subfuscus), r茅pandue en Europe et dans certaines r茅gions des 脡tats-Unis, s茅cr猫te un mucus qui, telle une colle, la cloue sur place si solidement que le pr茅dateur a du mal 脿 la d茅loger. Lors d鈥檜ne 茅tude ant茅rieure, on avait constat茅 que cette substance comportait une matrice r茅sistante parsem茅e de prot茅ines 脿 charge positive. Il n鈥檈n fallait pas plus pour que Jianyu听Li et ses collaborateurs de l鈥橧nstitut Wyss et de l鈥櫭塩ole John-A.-Paulson de g茅nie et de sciences appliqu茅es听(SEAS) de l鈥橴niversit茅听Harvard aient l鈥檌d茅e de cr茅er un hydrogel 脿 double couche. La premi猫re couche, matrice constitu茅e d鈥檃lginate-polyacrylamide, sert de support 脿 une seconde couche adh茅sive qui renferme des polym猫res 脿 charge positive faisant saillie 脿 sa surface.
Une combinaison gagnante
Les polym猫res de la couche adh茅sive se lient aux tissus biologiques par trois m茅canismes听鈥� attraction 茅lectrostatique aux surfaces cellulaires 脿 charge n茅gative, fixation par liaisons covalentes entre atomes contigus et interp茅n茅tration physique听鈥� r茅alisant une tr猫s forte adh茅rence. Cela dit, la matrice est aussi importante que la couche adh茅sive, pr茅cise le chercheur听: 芦听Lors de la mise au point de la plupart des mat茅riaux ant茅rieurs, on se souciait uniquement de l鈥檌nterface tissu-adh茅sif. Dans le cas de notre adh茅sif, l鈥櫭﹏ergie peut se dissiper dans la matrice, si bien que le produit peut se d茅former beaucoup plus avant de se briser听禄. La matrice con莽ue par l鈥櫭﹒uipe de chercheurs renferme des ions calcium unis 脿 l鈥檋ydrogel d鈥檃lginate par des liaisons ioniques. Lorsque l鈥檃dh茅sif subit un stress, ce sont ces liaisons ioniques qui se brisent en premier, 芦听sacrifice听禄 qui permettra 脿 la matrice d鈥檃bsorber une grande quantit茅 d鈥櫭﹏ergie avant que sa structure soit alt茅r茅e.
芦听Notre mat茅riau se distingue essentiellement par une combinaison gagnante, 脿 savoir une tr猫s grande adh茅rence alli茅e 脿 une capacit茅 de transf茅rer et de dissiper la contrainte. Ce sont l脿 des propri茅t茅s qui n鈥檕nt jamais 茅t茅 r茅unies dans un seul et m锚me adh茅sif听禄, explique Dave听Mooney, Ph.听D., auteur-ressource, membre fondateur et professeur 脿 l鈥橧nstitut听Wyss ainsi que titulaire de la chaire de la Famille Robert-P.-Pinkas en g茅nie biologique 脿 la SEAS.
Les chercheurs ont mis leur adh茅sif 脿 l鈥檈ssai sur toutes sortes de tissus porcins, tant secs qu鈥檋umides听: peau, cartilage, c艙ur, art猫re et foie. L鈥檃dh茅rence du produit 脿 tous ces tissus s鈥檈st r茅v茅l茅e significativement sup茅rieure 脿 celle d鈥檃utres adh茅sifs m茅dicaux. De plus, ce puissant adh茅sif est demeur茅 stable et fermement attach茅 aux tissus pendant deux semaines apr猫s avoir 茅t茅 implant茅 chez des rats ou utilis茅 pour obturer un trou dans un c艙ur de porc, qu鈥檕n a ensuite gonfl茅 et d茅gonfl茅 m茅caniquement, puis soumis 脿 des dizaines de milliers de cycles d鈥檈xtension. On s鈥檈st 茅galement servi de cet adh茅sif pour juguler une h茅morragie h茅patique chez la souris听: le produit n鈥檃 pas l茅s茅 les tissus ni provoqu茅 l鈥檃pparition d鈥檃dh茅rences sur les tissus avoisinants, effets ind茅sirables observ茅s tant avec la colle super glue qu鈥檃vec un adh茅sif commercial 脿 base de thrombine.
Quelles sont les applications possibles?
En m茅decine, les applications possibles d鈥檜n mat茅riau d鈥檜ne telle efficacit茅 ne manquent pas. Ainsi, on pourrait en faire des pi猫ces 脿 d茅couper et 脿 appliquer sur des surfaces tissulaires, ou encore une solution injectable indiqu茅e en cas de blessure profonde. Cet adh茅sif peut 茅galement servir 脿 attacher un dispositif m茅dical 脿 une structure, par exemple un dispositif d鈥檃ssistance cardiaque. 芦听Les 茅ventuelles applications de cette famille de puissants adh茅sifs sont multiples听禄, souligne Adam听Celiz, Ph.听D., coauteur et aujourd鈥檋ui charg茅 de cours au D茅partement de g茅nie biologique de l鈥橧mperial College de Londres. 芦听Nous pouvons fabriquer ces adh茅sifs au moyen de mat茅riaux biod茅gradables, qui se d茅composeront apr猫s avoir rempli leur mission. Nous pourrions m锚me allier cette technologie 脿 la robotique souple pour concevoir des robots adh茅sifs, ou encore 脿 la pharmacologie pour mettre au point de nouveaux dispositifs d鈥檃dministration de m茅dicaments.听禄
芦听Ce n鈥檈st pas la premi猫re fois que l鈥檕n trouve dans la nature la parfaite solution 脿 un probl猫me courant. Il suffit de chercher 脿 la bonne place et d鈥檃voir un peu de flair听禄, r茅sume Donald听Ingber, directeur fondateur de l鈥橧nstitut听Wyss, titulaire de la chaire Judah-Folkman de biologie vasculaire 脿 la Facult茅 de m茅decine de l鈥橴niversit茅听Harvard et 脿 l鈥橦么pital pour enfants de Boston (Programme de biologie vasculaire) ainsi que professeur de g茅nie biologique 脿 la SEAS de l鈥橴niversit茅听Harvard. 芦听Nous avons bien h芒te de voir o霉 nous m猫nera cette technologie, inspir茅e d鈥檜ne simple limace, dans ses 茅ventuelles applications en chirurgie et en cicatrisation.听禄
L鈥檃rticle 芦听Tough adhesives for diverse wet听surfaces 禄, J. Li et听coll., a 茅t茅 publi茅 dans la revue
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Cette 茅tude a 茅t茅 financ茅e par l鈥橧nstitut听Wyss de l鈥橴niversit茅听Harvard, la Fondation nationale des sciences (NSF), les Centres de recherche sur le g茅nie des mat茅riaux (MRSEC) de l鈥橴niversit茅听Harvard, les Instituts nationaux de la sant茅听(NIH) des 脡tats-Unis, la bourse internationale sortante Marie-Curie, la Fondation des sciences de l鈥橧rlande et l鈥橴niversit茅听Tsinghua.
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