Langmuir 2025, 41, 4, 2400–2410
Les matériaux mous et déformables sont omniprésents, des organismes vivants comme les bactéries aux matériaux inertes tels que l’argile. On les retrouve aussi dans des objets du quotidien, comme les éponges, et dans des matériaux synthétiques complexes, comme les mousses et les réseaux polymériques. Ces matières, dites poroélastiques, combinent élasticité et capacité d’absorption de solvants.
Dans une récente étude, des chercheurs [1] ont exploré le comportement de PNIPAM, un polymère capable de gonfler d’un facteur 4 dans l’eau et de former un hydrogel. Lorsqu’il est greffé sur un substrat rigide, il est utilisé pour la fabrication de vannes microfluidiques, le piégeage de cellules uniques, la libération contrôlée de médicaments ou encore la culture cellulaire.
Mais cette fixation sur une surface rigide contraint le gonflement du gel, ce qui génère des motifs à sa surface. Ces motifs, une fois formés, évoluent lors du séchage, un phénomène jusqu’alors mal compris. Les chercheurs ont donc entrepris une caractérisation systématique des structures et des propriétés mécaniques du gel en conditions sèches et humides.
L’un des défis était d’étudier ces surfaces extrêmement molles, avec un module de Young dans la gamme des kPa. Mettant au point un protocole spécifique avec des microscopes à force atomique (AFM) les résultats montrent que la distribution du module de Young suit la topographie de surface en état gonflé, révélant une hétérogénéité de la répartition du solvant.
L’étude met ainsi en lumière une large gamme de motifs, dépendant de l’épaisseur du film et des conditions de séchage. En identifiant les mécanismes à l’origine de ces formes, les chercheurs ouvrent la voie à une meilleure maîtrise des matériaux hydrogels pour des applications avancées en biomédecine et en ingénierie des surfaces.
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Références
Swelling and Evaporation Determine Surface Morphology of Grafted Hydrogel Thin FilmsCl, Caroline Kopecz-Muller, Clémence Gaunand, Yvette Tran, Matthieu Labousse, Elie Raphaël, Thomas Salez, Finn Box, Joshua D. McGraw, Langmuir, 2025.
https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.4c04025
Contact
Communication scientifique de l’ESPCI Paris - PSL : Paul Turpault
