Les hydrogels, ces matériaux polymères capables de contenir de grandes quantités d’eau, sont en passe de révolutionner de nombreux domaines, de la médecine à la robotique. Longtemps cantonnés à des applications basiques, ils révèlent aujourd’hui des capacités insoupçonnées grâce aux avancées de la recherche. Tour d’horizon de ces petites merveilles en gelée qui pourraient bien changer notre futur.
Des cerveaux artificiels qui jouent à Pong
Imaginez un simple morceau de gelée, sans neurone ni circuit imprimé, capable d’apprendre par lui-même à jouer à un jeu vidéo. C’est l’exploit réalisé par des chercheurs de l’Université de Reading avec un hydrogel à base de polymère électroactif (EAP). En l’interfaçant avec le célèbre jeu Pong via un réseau d’électrodes, ils ont observé que l’hydrogel améliorait ses performances au fil des parties, atteignant son apogée en une vingtaine de minutes.
Cette prouesse, qui n’est pas sans rappeler l’apprentissage d’un cerveau primitif, ouvre des perspectives vertigineuses. Comme l’explique l’ingénieur Vincent Strong, le secret réside dans la dynamique des ions au sein du gel, qui se réarrangent constamment en fonction des stimuli passés, conférant au matériau une forme de “mémoire”. De quoi envisager le développement de robots “mous” capables de s’adapter à leur environnement de façon autonome.
Des pansements high-tech pour les plaies infectées
Dans un registre plus médical, les hydrogels se révèlent aussi des alliés de choix pour soigner les plaies chroniques. Des chercheurs ont mis au point des pansements intelligents à base d’hydrogel, capables de libérer des antibiotiques uniquement en présence de bactéries, évitant ainsi l’émergence de résistances.
L’astuce ? Intégrer à l’hydrogel des nanoparticules réagissant à l’environnement acide généré par les bactéries. En milieu sain, le gel conserve les précieux antibiotiques, mais dès qu’une infection pointe son nez, il les relargue au bon endroit et au bon moment. Une stratégie ciblée bien plus fine que la prise orale d’antibiotiques, qui inonde l’organisme sans discernement.
Un espoir pour réparer les cerveaux endommagés
Mais les hydrogels pourraient aussi nous permettre de triompher de l’un des plus grands défis médicaux : la régénération du tissu cérébral. Contrairement à la peau, les neurones ont en effet bien du mal à se remettre d’une lésion. C’est là qu’entrent en scène des matrices d’hydrogel, véritables échafaudages sur lesquels les cellules souches peuvent proliférer pour reconstituer le tissu perdu.
L’équipe du professeur Tanikawa, de l’Université d’Hokkaido, a franchi une étape décisive en implantant ces structures chez des souris. Après quelques semaines, non seulement les cellules de l’hôte colonisaient allègrement l’hydrogel, mais les cellules souches injectées se différenciaient en neurones fonctionnels, établissant de nouvelles connexions avec le cerveau d’origine. De premiers pas encourageants vers des thérapies régénératives pour soigner les accidents vasculaires cérébraux ou les traumatismes crâniens.
Un matériau d’avenir taillé sur mesure
Pour exploiter tout le potentiel des hydrogels, les chercheurs rivalisent d’ingéniosité afin de les façonner sur mesure. Le projet européen NEOGEL a ainsi formé une nouvelle génération de scientifiques à la conception d’hydrogels “à la carte”. En jouant sur la composition chimique, comme l’intégration de polypeptides ou de nanoparticules magnétiques, ces experts sont capables de programmer les propriétés du gel, de sa rigidité à sa dégradabilité en passant par sa réactivité à divers stimuli.
Cette personnalisation extrême ouvre un champ des possibles infini, de la délivrance ciblée de médicaments aux interfaces cerveau-machine en passant par les capteurs biologiques. Preuve de l’effervescence du domaine, les jeunes pousses issues de NEOGEL ont toutes décroché des postes dans l’industrie pour transformer ces innovations en applications concrètes.
Alors, verrons-nous bientôt des usines entièrement robotisées par des ouvriers en gelée ? Ou des services de réparation cérébrale entre deux rendez-vous chez le coiffeur ? La révolution des hydrogels intelligents ne fait que commencer.
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0014305717311941
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2590006421000946
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2215038223000031
https://anr.fr/Projet-ANR-11-BSV5-0022
https://www.bionity.com/fr/news/1179664/guerir-le-cerveau-les-hydrogels-permettent-la-croissance-du-tissu-neuronal.html
https://elbuz.com/fr/prostoj-mozg-iz-gidrogelya-nauchilsya-igrat-v-pong-novye-vozmozhnosti-dlya-ada
https://cordis.europa.eu/article/id/209842-biointeractive-hydrogel-materials-become-smarter-than-ever/fr
https://media24.fr/2024/08/26/les-scientifiques-nen-reviennent-pas-un-gel-non-vivant-arrive-a-jouer-a-pong-et-a-sameliorer-au-fur-et-a-mesure-des-parties/
