Sciences.com : Nanoparticules de carbone. Nous discutons avec Ester Vazquez Fernández Pacheco.

Les nouveaux matériaux offrent une multitude d’applications possibles qui changent nos vies et nous font imaginer un monde fascinant devant nous. Aujourd’hui, nous parlons de certains de ces matériaux : le graphène et les hydrogels. Le graphène est essentiellement une feuille de carbone d’un seul atome d’épaisseur, c’est-à-dire que son épaisseur est si petite que nous pourrions supposer qu’il s’agit d’un matériau bidimensionnel. Pourtant, ses propriétés sont impressionnantes.

Dans d’autres programmes, nous avons déjà parlé de la résistance mécanique du graphène, 300 fois supérieure à celle de l’acier, et de son extraordinaire légèreté, une feuille d’un mètre carré ne pèse que 77 centièmes de milligramme. Pour avoir une idée de sa légèreté, un gramme de graphène suffirait à recouvrir la surface d’un terrain de football. Ces propriétés ont fait du graphène un matériau très apprécié dans l’industrie. Ses applications vont de l’aéronautique aux protections d’écran mobiles. Mais aux avantages mécaniques, il faut ajouter un autre nombre de propriétés associées, telles que la flexibilité, la conductivité thermique, électrique et optique, qui élargissent considérablement les applications possibles.

Si la feuille de graphène de grande taille est attractive à l’échelle macroscopique, elle a un nombre d’applications très variées à une échelle bien plus petite, à l’échelle nanométrique. C’est le domaine dans lequel recherche aujourd’hui notre invitée : Ester Vázquez Fernández-Pacheco, professeur à la Faculté des Sciences et Technologies Chimiques de l’Université UCLMà Ciudad Real, chercheur du Institut Régional de Recherche Scientifique Appliquée et chef de Groupe de Nanochimie COSM.

Il Groupe de Nanochimie COSM concentre ses efforts sur la recherche de moyens d’obtenir et de purifier des nanostructures de carbone grâce à des technologies vertes. Les méthodes utilisées permettent d’obtenir des nanoparticules de graphène sans utiliser de solvants très polluants habituellement utilisés dans l’industrie. Les très petits morceaux de graphène obtenus, ainsi que d’autres matériaux, tels que les hydrogels, démontrent leur utilité dans les systèmes biologiques, grâce à la conception de matériaux intelligents, capables de transporter et de libérer des médicaments dans l’organisme sous forme contrôlée de l’extérieur, en profitant des propriétés électriques et thermiques de ces matériaux.

Un hydrogel est un polymère gourmand en eau. Les couches des bébés en sont remplies et ils démontrent constamment cette capacité, au grand soulagement des parents. Le graphène, en revanche, n’est pas soluble dans l’eau, bien qu’il puisse y être dispersé, formant de très petites particules nanométriques (rappelez-vous qu’un nanomètre équivaut à un millionième de millimètre). La chose intéressante à propos de ces comportements apparaît lorsque les deux sont combinés et qu’une particule d’hydrogel contenant des particules de graphène à l’intérieur se forme.

Les nanoparticules de graphène absorbent très bien les micro-ondes et y réagissent par une augmentation de la température. Une particule d’hydrogel contenant du graphène, lorsqu’elle est irradiée par des micro-ondes, augmente sa température et cette augmentation peut être utile de plusieurs manières. Un changement de volume peut être induit dans le gel qui pourrait être utilisé pour libérer un médicament. Ainsi, un patient à qui les nanoparticules ont potentiellement reçu une injection pourrait libérer le médicament à l’endroit souhaité simplement en irradiant la zone appropriée de l’extérieur avec des micro-ondes. Le gel pourrait également être placé au contact de la peau ou stocké sous celle-ci et libérer une substance à volonté lorsque cela est nécessaire. Cela peut être très utile dans des maladies comme le diabète, dans lesquelles il est nécessaire d’injecter de l’insuline au patient lorsqu’il en a besoin.

À l’exemple précédent, bien d’autres pourraient s’ajouter dans lesquels ces matériaux intelligents : Traitement des maladies bactériennes, pénétration dans les tumeurs pour produire une augmentation spectaculaire de la température à l’intérieur qui désactive les cellules ou libération de médicaments spécifiques sans produire de dommages collatéraux dans d’autres régions du corps. , création de couches ultra fines pour la croissance cellulaire, la protection des plaies, etc.

Dans toutes les applications liées au traitement des patients, il est nécessaire que les matériaux utilisés n’interfèrent pas négativement avec les systèmes biologiques. Le Groupe Nanochimie COSM collabore avec d’autres institutions espagnoles et européennes à des expériences visant à déterminer la toxicité du graphène et de ses dérivés.

Pour toutes ces applications et bien d’autres qui émergent dans ce domaine, il est nécessaire de disposer de nanoparticules de carbone et leur obtention avec des technologies vertes et peu polluantes est indispensable. Ester Vázquez Fernández-Pacheco nous raconte tout cela aujourd’hui, dans Parlons avec des scientifiques.

(Angel Rodríguez Lozano, 04/2017)

Les références:

Hydrogels nanocomposites : synergies de nanoparticules polymères 3D pour l’administration de médicaments à la demande Merinoet al. 2015 Société américaine de chimie 10.1021/acsnano.5b01433

Effets cytotoxiques différentiels du graphène et de l’oxyde de graphène sur les kératinocytes cutanés
Pélin et coll. SCIENTIFIQUE RAPPORTS | 7:40572 | EST CE QUE JE: 10.1038/srep40572

Production et stabilité de graphène exfolié mécanochimiquement dans l’eau et les milieux de culture
León et al, Nanoscale, 2016, 8, 14548. EST CE QUE JE: 10.1039/c6nr03246j

Les interfaces basées sur le graphène ne modifient pas les cellules nerveuses cibles. Fabbro et coll., EST CE QUE JE: 10.1021/acsnano.5b05647 ACS Nano 2016, 10, 615–623