Comme l'os, le matériau se régénère pour «réparer» les blessures

Sous l'influence de la biomimétique, les chercheurs développent un matériau biodégradable qui se régénère pour réparer les fractures. Il peut être utilisé sur des éléments mécaniques, par exemple

Des chercheurs de l'Arizona State University aux États-Unis ont développé un matériau constitué de polymères avec une sorte de «mémoire de forme» - ce matériau biodégradable émule la forme originale de l'objet auquel il est attaché. Ensuite, ces polymères sont incorporés dans un réseau de fibres optiques (capable de détecter des dommages dans certains matériaux) pour ensuite appliquer des stimuli thermiques, à l'aide d'un laser infrarouge, sur la zone endommagée.

La chaleur produite, à son tour, stimule les mécanismes de rigidification et de régénération. Si le matériau est endommagé, le processus d'auto-guérison peut récupérer jusqu'à 96% de la résistance d'origine. Selon les chercheurs, le système ne recrée pas les connexions endommagées, mais effectue un remodelage de la fracture, en se rapprochant le plus possible de la forme d'origine. Ce matériau pourrait même réduire la nécessité de remplacer ou de réparer constamment des matériaux et des structures endommagés ou détériorés, réduisant ainsi le coût.

Image: polymère à "mémoire de forme" en action. La région rouge indique où le réseau de fibre optique a agi, incitant le matériau à prendre sa forme d'origine.

Fonctionnement des os

La recherche scientifique s'est inspirée de la biomimétique en "copiant" le fonctionnement des os, qui ont la capacité de détecter les dommages, d'interrompre leur prolifération et, à l'aide de certaines cellules, de remodeler les os endommagés, de les régénérer. Les cellules qui contribuent au remodelage osseux sont: les ostéoclastes, qui réabsorbent et remodèlent le tissu osseux; et les ostéoblastes, responsables de la formation du tissu osseux et de certaines protéines qui composent la matrice osseuse, comme le collagène de type I (mieux comprendre le fonctionnement dans la vidéo en bas de page).

Une autre enquête menée par la même institution peut aider au développement de la «copie osseuse». Elle avait pour objet les fibres de collagène minéralisées, qui sont des blocs nanostructuraux d'os hautement conservés. Grâce à une combinaison de simulation de dynamique moléculaire et d'analyse théorique, les chercheurs ont observé que la caractéristique nanostructurale de ces fibres leur confère une résistance élevée et la capacité de supporter une grande déformation. En conséquence, les fibres de collagène minéralisées sont capables de tolérer des microfissures, sans provoquer de défaillance macroscopique du tissu, ce qui peut être indispensable pour permettre le remodelage.

Application matérielle

Si l'innovation se développe davantage et passe plusieurs tests, elle peut être utilisée dans la construction de matériaux solides et légers, qui peuvent être soumis à une grande quantité de stress, en tant que composés à utiliser pour remplacer les os dans la production d'éléments mécaniques. et la création de nouveaux matériaux.


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