Une manière nouvelle et simple de contrôler l’adhésivité des adhésifs médicaux à l’aide d’ultrasons élimine le besoin d’utiliser des produits chimiques potentiellement toxiques pour augmenter la bioadhésion. La technique, développée par des chercheurs de Université McGill au Canada et ETH Zurich en Suisse, pourrait s'avérer inestimable pour des applications telles que la réparation des tissus, la cicatrisation des plaies, l'électronique portable et l'administration de médicaments.
Les bandages et les pansements n’adhèrent généralement pas bien à la peau mouillée. L'échographie pourrait aider à surmonter ce problème, non seulement sur la peau mais sur de nombreux autres tissus, notamment les muqueuses et l'aorte, explique l'auteur principal Ma Zhenwei, maintenant à l'Université Harvard et à l'Université de la Colombie-Britannique.
Dans leurs travaux, les chercheurs ont utilisé des microbulles induites par des ultrasons basse fréquence pour rendre les adhésifs plus collants. Les ondes « font bouillir » localement le liquide contenu dans un primaire adhésif répandu sur le substrat tissulaire (une solution contenant du chitosane, de la gélatine ou de la cellulose), formant des bulles de vapeur qui grandissent et s'effondrent violemment vers la surface du tissu. "Des patchs d'hydrogel constitués de polyacrylamide ou de poly(N-isopropylacrylamide) combinés à de l'alginate ont ensuite été appliqués sur la région traitée pour obtenir une forte adhérence", explique Ma.
"Ce mouvement entraîne des interactions mécaniques qui poussent de manière transitoire les adhésifs dans la peau et d'autres tissus pour une bioadhésion plus forte", explique Ma. Monde de la physique. « En ajustant simplement l’intensité des ultrasons et en manœuvrant la sonde à ultrasons utilisée pour créer les bulles, nous pouvons contrôler – très précisément – le caractère collant des pansements adhésifs. »
Les chercheurs ont testé leur technique sur des tissus de rat et de porc. Ils ont découvert que les ultrasons amplifiaient jusqu’à 100 fois l’énergie d’adhésion entre le tissu et l’hydrogel et augmentaient de 10 fois le seuil de fatigue interfaciale entre les deux. En effet, ils ont mesuré des énergies d’adhésion supérieures à 2000 J/m2 pour la peau, environ 295 J/m2 pour la muqueuse buccale et environ 297 J/m2 pour l'aorte. En comparaison, les énergies d'adhésion pour les hydrogels non soumis aux ultrasons étaient d'environ 50, 12 et 17 J/m.2, Respectivement.
Cavitation induite par les ultrasons
Les calculs de modélisation théorique de l’équipe suggèrent que le principal mécanisme à la base de cette bioadhésion est la cavitation induite par les ultrasons, qui propulse et immobilise les amorces d’ancrage dans les tissus. C’est l’emboîtement mécanique et l’interpénétration de ces ancrages qui produisent finalement une forte adhésion entre l’hydrogel et le tissu sans avoir recours à une liaison chimique.
L'autocollant à ultrasons fournit une imagerie continue des organes internes
Les adhésifs pourraient également être utilisés pour administrer des médicaments à travers la peau. «Cette technologie révolutionnaire aura de grandes implications dans de nombreuses branches de la médecine», déclare Ma. « Nous sommes très heureux de traduire cette technologie dans des applications cliniques pour la réparation des tissus, le traitement du cancer et la médecine de précision. »
Outre la contrôlabilité sans précédent de la force de bioadhésion, les chercheurs affirment que leur technique permettra d'utiliser de nombreux autres types de matériaux comme bandages, pansements et interfaces avec les tissus biologiques. Selon eux, cela élargira inévitablement les domaines d’application potentiels.
Les chercheurs rapportent leurs travaux dans Sciences.
