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Biomatériaux en immersion

Suivi en temps réel de l’évolution de matériaux d’intérêt biomédical plongés dans l’eau.

Un cylindre d’amidon extrudé : les expériences ont été faites sur des petites tranches de 1mm de largeur. © BIA
Mis à jour le 07/06/2018
Publié le 06/06/2018

Le domaine biomédical a en permanence besoin de nouveaux dispositifs implantables et biodégradables. Pour ces applications, les molécules naturelles présentent l’avantage d’être bien acceptées par l’organisme. L’amidon, peu cher, biocompatible et rapidement biodégradable est un produit particulièrement bien adapté. Mélangé à un plastifiant, le glycérol, il peut être mis en forme (cylindres joncs de quelques mm de diamètre) par un procédé d’extrusion (Procédé de transformation thermo-mécanique qui détruit la structure native des grains d’amidon pour obtenir un matériau plastique 3D). Afin de mieux contrôler les propriétés de ce matériau (temps de dégradation dans un milieu physiologique, par exemple), une très bonne connaissance de sa structure et de son évolution en milieu aqueux sont nécessaires.

Pour cela, des expériences ont été menées sur la ligne de lumière SWING au synchrotron Soleil, en parallèle de mesures en imagerie par résonance magnétique (IRM).

Deux types d’échantillons ont été testés : avec et sans plastifiant. Ces recherches ont permis de comprendre, via une caractérisation très fine des changements structuraux, les différences de comportement des deux types d’échantillon : avec plastifiant, le matériau résiste beaucoup mieux à la dégradation par l’eau. Ceci viendrait d’une diffusion plus rapide de l’eau dans ce matériau qui pourrait s’expliquer par une organisation structurelle différente (présence d’un réseau de cristaux).
Cette étude ouvre la voie à d’autres, par exemple en remplaçant l’eau par une solution d’enzymes pour suivre la biodégradation en direct.

Partenaires : ce travail a été principalement réalisé dans l’équipe MC2 de l'unité BIA, en collaboration avec l’IRSTEA Rennes pour la RMN et le Synchrotron Soleil à Gif-sur-Yvette.

Publication associée : Chevigny, C., Chaunier, L., Ferbus, R., Roblin, P., Rondeau-Mouro, C., & Lourdin, D. (2018). In-Situ Quantitative and Multiscale Structural Study of Starch-Based Biomaterials Immersed in Water. Biomacromolecules, 19(3), 838-848.  http://doi.org/10.1021/acs.biomac.7b01635

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Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
Centre(s) associé(s) :
Pays de la Loire