Interactions Stimulables entre un Hydrogel et une Surface : un outil pour piloter l'adhésion sélective – ADHGEL

De nombreux hydrogels d'origine naturelle sont présents dans l'alimentation, dans les organismes vivants en général, et de plus en plus souvent dans le domaine biomédical, en particulier pour le relargage contrôlé de médicaments ou pour les tissus artificiels. Les hydrogels sont généralement biocompatibles, très déformables et permettent de concevoir des matériaux de propriétés très variées. Toutefois, du fait de la présence de grandes quantités d'eau, les hydrogels sont généralement des matériaux fragiles et élastiques qui ne sont pas naturellement collants. La seule méthode actuellement au point pour assurer une bonne adhésion entre un hydrogel et un substrat est d'utiliser la chimie pour créer des liaisons covalentes qui sont typiquement irréversibles. Il serait toutefois très utile et souhaitable de concevoir un système hydrogel/surface qui puisse adhérer de façon réversible et/ou stimulable en fonction des conditions environnementales. Le but de notre projet est précisément de concevoir et de caractériser un hydrogel et une surface fonctionnalisée avec une brosse de polymère, permettant d'obtenir une adhésion réversible stimulée par une modification de l'environnement (pH ou température). Notre projet est multidisciplinaire et utilise trois savoir-faires complémentaires : 1) La synthèse d'hydrogels fonctionnalisés pouvant gonfler ou dégonfler et activer ou désactiver des fonctions chimiques suivant le pH ou la température. Ceci peut être accompli par l'introduction de comonomères appropriés dans le polymère. 2) La modification de surface par greffage chimique de brosses formées avec des polymères stimulables par la température ou le pH. 3) La caractérisation des propriétés adhésives de l'interface hydrogel/surface par des techniques spécifiques développées sur les adhésifs souples et adaptées pour le milieu aqueux. Nous prévoyons de synthétiser des gels réticulés chimiquement fonctionnalisés avec soit un acide faible, soit une base faible et des groupements latéraux possédant une LCST. Suivant le pH et la température, ce gel interagira différemment avec la surface fonctionnalisée avec des groupements chimiques de même nature mais complémentaires. Ce comportement stimulable des interactions à l'interface aura pour effet de modifier l'adhérence entre le gel et la surface. Ce niveau d'adhérence sera caractérisé par un test de contact entre un poinçon à face plane fonctionnalisée et un gel déposé sur une lame de verre, technique adaptée de la technique du « probe tack » utilisée pour les adhésifs et développée au laboratoire PPMD. Ces tests d'adhérence nous permettront d'évaluer quantitativement la force des interactions et de comprendre les mécanismes macroscopiques d'adhésion de façon fine. Ils seront bien entendu complémentés par une caractérisation physico-chimique de la structure du gel, de la structure de la brosse et de la structure de l'interface ainsi que par une caractérisation des propriétés mécaniques de l'hydrogel. Le point fort de notre projet est son caractère innovant et multidisciplinaire joint à la complémentarité évidente, présente dans le même laboratoire, de l'expertise dans la synthèse d'hydrogels, dans la fonctionnalisation des surfaces par des brosses polymères et dans la conception et l'interprétation de tests d'adhésion spécifiquement adaptés aux matériaux déformables. Nous sommes certains que si ce projet est mené à terme, il peut conduire à de nouvelles applications dans le domaine biomédical ou de la microfluidique.