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Des polymères à la queue-leu-leu pour former des gels injectables

Publication des labos de Physique et de Chimie
Publié le : 18 mai 2017
Queue-leu-leu.jpg Schéma de l’auto-organisation en processions réticulées, par analogie avec les chenilles processionnaires du pin. Photo CNRS

Biocompatibles, les hydrogels polymériques présentent un grand intérêt dans le domaine biomédical, où ils sont de plus en plus utilisés pour la délivrance contrôlée de substances actives. L’injection est la technique d’implantation la moins invasive, mais requiert des gels capables de passer de l’état solide à liquide en fonction des paramètres appliqués. Une collaboration lyonnaise entre des chimistes et des physiciens a développé et étudié de tels gels formés à base de courtes chaînes de polymère, capables de répondre à ces enjeux.

Du fait de leur forte ressemblance avec les tissus vivants, les hydrogels présentent un grand intérêt pour le domaine médical. Ils sont notamment utilisés pour la délivrance contrôlée de substances actives ou comme matrices résorbables pour la croissance cellulaire et la régénérescence tissulaire. S’ils sont majoritairement constitués d’eau, ils se présentent généralement à l’état solide (pansement, lentilles de contact…). Pour être utilisés pour régénérer des tissus internes, il est nécessaire de les implanter lors d’une intervention chirurgicale, ce qui complique leur utilisation. Idéalement, on souhaiterait pouvoir disposer d’un gel pouvant être tantôt sous forme solide et tantôt sous forme fluide selon les contraintes qu’on lui impose. Ainsi, dans le cadre de l’injection, le gel serait solide dans la seringue, puis fluide au moment du passage dans l’aiguille puis redeviendrait solide dans le corps.

Ce comportement de fluide à seuil offre une opportunité d’applications très importante. Dans ce cadre, le contrôle des propriétés du gel, en particulier la maîtrise de son seuil d’écoulement, est un paramètre d’une importance considérable. C’est ce qu’a réalisé une collaboration lyonnaise entre des chimistes du Laboratoire de chimie de l’ENS de Lyon  et des physiciens du Laboratoire de physique de l’ENS de Lyon  et de l’Institut Lumière Matière (ILM) en développant et modélisant de tels gels polymériques. Ils ont synthétisé de courts polymères constitués de charges positives tout au long de la chaîne se terminant à une extrémité par une tête négative. Ils ont montré que ces chaînes s’auto-assemblent à la queue-leu-leu, à la manière des chenilles processionnaires, pour former un fluide à seuil facilement injectable. Enfin, ils ont réalisé un modèle théorique montrant que les propriétés mécaniques de l’hydrogel peuvent varient d’un facteur 1000 suivant la nature de l’ion de la chaîne et de celui de la tête ; ils ont ainsi pu prédire le comportement d’un tel gel in vivo. Ces travaux sont publiés dans Soft Matter.

Plus d'infos sur le site de l'institut de Physique du CNRS

Références :  Ion pairing controls rheological properties of “processionary” polyelectrolyte hydrogels - H. Srour, M. Duvall Ayagou, T. Thanh-Tam Nguyen, N. Taberlet, S. Manneville, C. Andraud, C. Monnereau et M. Leocmach - Soft Matter (2016), 10.1039/C6SM02022D

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Mise à jour le 18 mai 2017
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