L'ingénieur

De nouvelles surfaces antibactériennes pourraient être rendues possibles en reproduisant la surface d'une aile de papillon, ont rapporté des scientifiques de l'Université de Bradford financés par l'EPSRC.

La technologie pourrait être appliquée aux arthroplasties de la hanche et à d’autres articulations, aux produits cosmétiques et orthodontiques, et être utilisée dans l’industrie automobile.

L’équipe a créé une série de nano-moules texturés au laser pour reproduire le motif des ailes du papillon. Lorsqu'elles sont observées au microscope, les ailes des papillons présentent une conception unique en forme d'échelle qui empêche les bactéries d'établir des colonies et de se propager.

Dans un communiqué, le Dr Maria Katsikogianni, professeur adjoint de chimie des biomatériaux à l'université de Bradford, a déclaré : « Nous examinons des modèles dotés de propriétés autonettoyantes que l'on trouve dans la nature. L'un d'eux se trouve sur les ailes des papillons, qui présentent une accumulation serrée de cellules qui ressemblent à des échelles rapprochées.

« Ceux-ci produisent non seulement des motifs aux couleurs vives… mais la structure en échelle empêche également l’eau d’alourdir leurs ailes. Plus intéressant encore, la structure rend difficile aux bactéries de s’adapter à la surface des ailes et de produire des communautés.

Le Dr Katsikogianni a déclaré que l'équipe avait examiné plusieurs surfaces antibactériennes différentes, y compris un motif de peau de gecko, mais que les motifs microscopiques trouvés sur les ailes du papillon sont plus simples à reproduire et devraient durer plus longtemps.

Elle a déclaré : « D’autres motifs de surface autonettoyants naturels ont été essayés, comme la peau de gecko, cependant, la peau de gecko n’est pas une solution durable car le motif s’use comme sur le gecko, c’est pourquoi il se détache de temps en temps. » .

« Si nous essayions de reproduire quelque chose comme le motif de la peau du gecko en laboratoire, il serait difficile de le faire avec des polymères. Ce serait assez fragile et ne durerait pas assez longtemps. Nous avons donc commencé à réfléchir davantage aux motifs avec un faible rapport hauteur/largeur. C'est à ce moment-là que je suis tombé sur le motif de la surface des ailes de papillon.

Les scientifiques sont actuellement en train de tester si la conception de « l'échelle » papillon peut être reproduite sur des surfaces pour des applications orthopédiques, et de savoir si la conception affecte la fixation des cellules osseuses et leur intégration avec le corps humain, sans accumulation de bactéries.

Le professeur Ben Whiteside, directeur du Centre de micro et nanotechnologie des polymères à l'Université de Bradford, travaille avec le Dr Katsikogianni pour créer des méthodes de fabrication permettant d'appliquer les surfaces fonctionnelles à des produits du monde réel.

En collaboration avec le professeur Stefan Dimov de l'Université de Birmingham, le groupe a développé une méthode permettant d'incorporer les motifs d'ailes de papillon dans les inserts de moule, en utilisant des modules laser pour la structuration et la texturation des surfaces fonctionnelles.

Cela permet aux modèles d'inserts de moule d'être reproduits sur des composants polymères par le professeur Whiteside, en utilisant le moulage par injection à l'Université de Bradford, vers la création de dispositifs médicaux, d'implants chirurgicaux ou même d'une gamme de biens de consommation, offrant des fonctionnalités supplémentaires sans nécessiter de revêtements ou de produits chimiques qui pourrait augmenter les coûts et réduire les options de recyclage.

Le professeur Whiteside a déclaré que les essais avec les modèles en plastique ont montré qu'ils pouvaient réduire avec succès l'accumulation de bactéries sur les surfaces tout en permettant la croissance des cellules tissulaires.

Il a déclaré : « Les technologies de modélisation laser, de processus de fabrication numérique et de microscopie ont atteint un point où nous sommes désormais capables de prendre un motif 3D à l'échelle nanométrique mesuré à partir d'une surface naturelle et de l'appliquer directement à des objets fabriqués par l'homme, ce qui est vraiment passionnant. .

« Ces signaux inspirés de la nature ouvrent la voie à l’amélioration des performances et à la minimisation des infections, tout en réduisant les coûts, les déchets plastiques et l’impact environnemental des dispositifs médicaux et des produits de consommation. »

Le professeur Whiteside a déclaré que la technologie pourrait avoir des applications beaucoup plus larges, telles que des surfaces antimicrobiennes, autonettoyantes, anti-rayures, anti-grincement et esthétiques destinées à être utilisées dans l'industrie automobile, les emballages cosmétiques et l'orthodontie.