La cellulose est un matériau merveilleux pour fabriquer des hydrogels, qui sont utilisés dans des applications allant des lentilles de contact au soin des plaies et à l’administration de médicaments. Mais créer des hydrogels à partir de cellulose est délicat et les processus utilisés pour créer les hydrogels sont souvent eux-mêmes toxiques.

« Normalement, il faut d’abord dissoudre la cellulose, puis la faire réticuler ou former la structure d’intérêt, ce qui nécessite souvent l’utilisation de solvants difficiles à manipuler, instables ou toxiques », explique Lucian Lucia, professeur de biomatériaux et de chimie forestière. à NC State et auteur co-correspondant de l’ouvrage.

Entrez dans la famille des oiseaux Swift : de petits oiseaux qui utilisent leur salive pour maintenir les brindilles en place lors de la construction de leurs nids.

« Zhen Zhang, alors étudiant en doctorat, a noté que lorsque les oiseaux font cela, la salive agit comme une résine naturelle qui maintient le nid ensemble et encourage les fibres du nid à s’interconnecter ou à se réticuler », explique Lucia. « C’est exactement ce que nous voulons que la cellulose dissoute fasse lors de la fabrication d’hydrogels. Nous nous sommes donc demandé : « et si nous imitions les oiseaux ? »

Zhang, actuellement postdoctorant à la Texas Tech University, est co-auteur correspondant.

Les chercheurs ont ajouté une cellulose hydrosoluble appelée carboxyméthylcellulose (CMC) à une solution acide et ont dissous la CMC. Ensuite, ils ont ajouté de la fibre de cellulose en poudre à la solution et l’ont soumise à quatre cycles de congélation et décongélation. Le résultat était un gel de cellulose.

« Pensez-y comme si vous ajoutiez un épaississant à l’eau, comme vous le feriez pour une garniture à tarte », explique Lucia. « En modifiant le pH de la CMC, l’eau devient essentiellement collante. La congélation et la décongélation de la solution provoquent le compactage de la cellulose et son intégration dans le réseau collant, vous donnant ainsi une structure plus organisée, tout comme le font les martinets lorsqu’ils créent leurs nids. Seulement, nous n’avons pas besoin d’utiliser des becs ni de la salive pour le faire. »

La lyophilisation des gels a donné lieu à une mousse de cellulose. Les chercheurs ont également répété le processus avec des fibres de bambou, ce qui suggère qu’il pourrait être utile avec de nombreuses autres fibres contenant de la lignine et de la cellulose.

« Les gels de cellulose sont robustes, stables à température ambiante et peuvent être réglés pour se dégrader selon un calendrier, ils seraient donc utiles dans les applications d’administration de médicaments, entre autres », explique Lucia. « Cela ouvre une nouvelle fenêtre prometteuse pour l’utilisation du biomimétisme pour traiter ces matériaux cellulosiques insolubles de manière plus écologique. »

L’œuvre paraît dans Composites avancés et matériaux hybrides. Noureddine Abidi, de la Texas Tech University, est co-auteur de l’ouvrage.