PANSEMENT, MÉDICAMENT : Un polymère qui s'adapte aux températures extrêmes

Ce polymère est intelligent car « thermoresponsive » -c’est-à-dire qu’il s’adapte aux températures extrêmes, élevées et basses-. Développé et documenté dans la revue Macromolecules par une équipe de l’Université de Floride, ce polymère va trouver de nombreuses applications en médecine, notamment en cicatrisation, pour la délivrance de médicaments et dans d’autres domaines encore.

« Le monde moderne regorge de polymères synthétiques, de molécules à longue chaîne conçues par des scientifiques pour répondre à toutes sortes d’applications », rappellent ces chercheurs du FAMU-FSU (Florida A&M University et de la Florida State University) College of Engineering. Mais ces 2 polymères étroitement liés, car de conception similaire et qui réagissent différemment aux seuils de température élevés et bas, apporte la preuve de concept d’un matériau unique qui ne se dissoudrait pas en cas de changement de température.

En règle générale, pour obtenir le bon comportement thermique dans un contexte donné, les ingénieurs doivent développer un polymère unique, pour cette application spécifique, explique l’un des auteurs principaux, Hoyong Chung, professeur agrégé au Collège d’ingénierie. L’équipe a conçu

un type de polymère qui peut être rapidement adapté avec un minimum de modifications quelque soit le contexte de son utilisation.

Le nouveau polymère est composé de sulfoxyde, un composé obtenu à partir de molécules de soufre, d’oxygène et de carbone. Une version contient un ingrédient supplémentaire, une paire d’atomes d’hydrogène ou groupe méthylène. Cette petite variation structurelle est suffisante pour que chaque polymère réagisse différemment aux variations de température.

Tout un spectre de polymères thermorésistants, avec un seul changement mineur : chaque combinaison est opérationnelle dans une fourchette de températures critiques au-dessus ou en dessous desquelles les composants se dissolvent complètement. Une version du nouveau polymère est soluble dans l’eau à basse température mais devient insoluble à des températures plus élevées. Une autre version affiche le comportement inverse. Cette version est insoluble à des températures plus basses mais se dissout lorsque les températures dépassent un seuil critique.

La découverte d’un nouveau mécanisme qui régit le seuil de température critique : de précédentes recherches avaient déjà montré que les liaisons des atomes d’hydrogène déterminent la température au-dessus de laquelle les polymères sensibles à la température se dissolvent dans une solution. Mais l’équipe montre que l’attraction entre les pôles chargés positivement et négativement de différentes molécules prédit également la température à laquelle le polymère va se dissoudre dans l’eau. Cette interaction est décrite comme « la force motrice du comportement thermique ».

Des applications en vue : alors que la plupart des polymères évoluent lorsqu’ils dépassent leur seuil de température, ce polymère « thermorésistant » réalise ce changement de phase en 2 étapes, ce qui ouvre la voie à de nombreuses applications en médecine, comme par exemple

des pansements intelligents qui interagissent avec la plaie en fonction de sa température

ou une capsule de médicament qui se dissout dans la chaleur de l’estomac d’un patient en 2 étapes, permettant ainsi une administration précise du médicament.

En synthèse, c’est la possibilité de travailler désormais à partir d’un seul polymère programmable de manière à obtenir différents comportements.

Source: Macromolecules 27 July, 2023 DOI : 10.1021/acs.macromol.3c01048 Uncharged Sulfoxide-Containing Homopolymers with Programmable Thermoresponsive Behaviors

Équipe de rédaction SantélogSep 12, 2023Équipe de rédaction Santélog