Une méthode facile pour fabriquer des hydrogels anisotropes avec des structures fibrillaires hiérarchiques parfaitement alignées

Les matériaux structurels naturels (tels que les tendons et les ligaments) sont composés d'architectures hiérarchiques multiscalaires, avec des dimensions allant du nano- au macroscopique, qui sont difficiles à imiter synthétiquement. Ici, une méthode inspirée de la biologie, facile pour fabriquer des hydrogels anisotropes avec des structures fibrillaires hiérarchiques multiscalaires parfaitement alignées, similaires à celles des tendons et des ligaments, est rapportée. La méthode consiste à sécher un hydrogel physique dilué dans l'air en conférant sa direction de longueur. Pendant ce processus, une contrainte de traction suffisamment élevée est générée le long de la direction de longueur pour aligner les chaînes polymères, et des structures fibrillaires multiscalaires (du nano au submicron au microscopique) se forment spontanément dans le matériau en vrac, qui sont bien conservées dans le gel réhumidifié. La méthode est utile pour les polymères relativement rigides (comme l'alginate et la cellulose), qui sont sensibles au signal mécanique. En contrôlant le séchage avec ou sans pré-étirement, le degré d'alignement, la taille des superstructures et la force des interactions supramoléculaires peuvent être ajustés, ce qui influence sensiblement la résistance et la ténacité des hydrogels. Les propriétés mécaniques sont comparables à celles des ligaments naturels. Cette étude fournit une stratégie générale pour concevoir des hydrogels avec des structures hiérarchiques hautement ordonnées, ouvrant des voies pour le développement de nombreux matériaux biomimétiques fonctionnels pour des applications biomédicales.