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Un instrument de nano-pansements nomade - Par : Hanen Hattab,

Un instrument de nano-pansements nomade


Hanen Hattab
Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

Depuis l’invention des pansements liquides, les nanotechnologies ne cessent d’investir les domaines de traitements des plaies et des blessures. Après l’aérographe, créé par une équipe de l’université de Maryland en 2014, qui pulvérise un biopolymère pour sceller les incisions corporelles, une nouvelle solution vient d’apparaître promettant plus de précision et de biocompatibilité. C’est une équipe de la Harvard University qui a mis au point l’appareil de réparation des lésions, nomade et portable, le plus efficace et le plus multifonctionnel. Leur étude, à l’interface de la biophysique et de l’ingénierie tissulaire, s’intitule « Design and Fabrication of Fibrous Nanomaterials Using Pull Spinning ». Elle a été publiée le 17 janvier 2017 dans le journal Macromolecular Materials and Engineering.

Fabrication des nanofibres par Immersion Rotary Jet-Spinning

L’instrument injecte des nanofibres biodégradables qui suturent les lésions externes et internes. Comment fonctionne-t-il? Il existe plusieurs techniques de fabrication de nanofibres. Ces matériaux polyvalents peuvent être produits par la force centrifuge, la force capillaire, les champs électriques, l’étirage, le soufflage, la fusion et l’évaporation. Des chercheurs, du Disease Biophysics Group à la Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences et du Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, ont développé une nouvelle méthode appelée Immersion rotary jet-spinning (iRJS). L’équipe a optimisé une méthode initialement créée par Kit Parker, professeur de bio-ingénierie et physique appliquée du Wyss Institute, à savoir le Rotary Jet-Spinning (RJS). Celle-ci a prouvé son efficacité par rapport aux méthodes existantes, comme le filage électrostatique, tout en fonctionnant selon le même mode d’éjection des fibres sur une surface de projection. En effet, la méthode RJS ne nécessite pas de champs électriques à haute tension et permet de prédire le diamètre de la fibre.

Production de nanofibres par filage électrostatique

L’iRJS se distingue du RJS par sa méthode d’élimination du solvant qui permet de diversifier les types de fibres synthétisées. Dans l’iRJS, la solution de polymère sort d’un réservoir, ensuite, elle frappe un bain liquide tournant qui chasse le solvant par la force centrifuge. Comme l’eau dans une essoreuse à salade, les nanofibres suivant le courant du tourbillon s’allongent, se solidifient et s’enveloppent autour d’un collecteur tournant placé à la base de l’appareil. En suivant ce mouvement, les fibres forment des nappes bien alignées, ce qui représente un avantage structurel important pour les matériaux balistiques.

À l’aide de ce système, l’équipe a produit des nanofibres de para-aramide, de nylon, d’ADN et d’alginate. Il est possible d’ajuster le diamètre de la fibre en changeant la concentration de la solution, la vitesse de rotation et la distance que le polymère parcourt du réservoir au bain.  Ce paramétrage permet de créer un échafaudage cellulaire qui imite les tissus embryonnaires et musculaires du  squelette. Avant cette percée, il n’existait aucun appareil portatif capable de produire des nano-pansements ou des bio-interfaces très utiles pour les médecines militaire et de catastrophe.

Miniaturisation du dispositif

L’équipe a réussi à créer un petit appareil nomade qui peut produire rapidement des nanofibres tout en commandant avec précision l’orientation des jets. L’appareil peut inspirer plusieurs autres applications liées à la médecine et à la mode. En effet, la régulation de l’alignement des fibres et du dépôt est cruciale lors de la construction des structures de nanofibres qui imitent les tissus biologiques ou les textiles utilisés dans la conception de vêtements aux formes polymorphes. Étant donné que les composés utilisés permettent de générer des tissus ayant des propriétés mécaniques variables, il sera possible, par exemple, de pulvériser un vêtement de sport qui chauffe ou refroidit progressivement le corps d’un athlète.

L’appareil comporte un dispositif qui fonctionne selon une méthode appelée filage-tirage qui reprend le même principe de l’iRJC. En effet, il s’agit d’une roue munie d’un bras, tournant à grande vitesse, qui rentre en contact avec une gouttelette du réservoir de polymères ou de protéines et la déploie ensuite en jets. La fibre se déplace suivant une trajectoire en spirale et se solidifie avant de se détacher de la roue et de se déplacer vers la surface cible. Le solvant s’élimine comme dans l’iRJS par l’effet centrifuge. Contrairement à d’autres procédés  comportant de nombreuses variables, le filage – tirage ne nécessite qu’un seul type de paramétrage à savoir celui de la viscosité de la solution, et ce, afin de réguler le diamètre des nanofibres.

La filière fonctionne avec une large gamme de polymères et de protéines. Les chercheurs ont testé l’efficacité de l’appareil en utilisant le polycaprolactone et des fibres de gélatine pour guider la croissance et la fonction des tissus musculaires dans les échafaudages tissulaires. Ils ont aussi utilisé les fibres de nylon et de polyuréthane pour la conception d’un tissu, qui épouse la forme du corps, testé sur une poupée en plastique.

Cette étude a été coécrite par Leila F. Deravi, Christophe O. Chantre, Alexandre P. Nesmith, Hongyan Yuan, Sahm K. Deravi, Josué A. Goss, Luke A. MacQueen, Mohammad R. Badrossamy, Grant M. Gonzalez et Michael D Phillips.

Hanen Hattab

Profil de l'auteur(e)

Hanen Hattab est doctorante en sémiologie à l’UQAM. Ses recherches portent sur les pratiques d’art et de design subversifs et contre culturels comme le vandalisme artistique, le sabotage et les détournements culturels.

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