Un jour, cette fleur délicate et fluorescente pourrait sauver votre vie. C’est l’exemple le plus récent de l’impression en 4D, des objets imprimés en 3D qui peuvent changer de formes au fil du temps et ils peuvent imiter des processus naturels. De tels matériaux seraient pratiques pour remplacer nos organes.
Les précédents efforts d’impression en 4D se basaient sur plusieurs matériaux pour créer la partie rigide et souple d’un objet, mais Jennifer Lewis de l’université d’Harvard et ses collègues ont voulu simplifier le processus. Nous voulions nous inspirer de la nature en nous basant sur les transformations complexes dans des architectures telles que celles de fleurs.
En particulier, l’équipe voulait imiter la construction des cellules des plantes qui contiennent des fibres de cellulose qui restreignent leurs mouvements. Ils ont mélangé les fibres de cellulose à partir de pâte de bois avec de l’hydrogel d’acrylamide. Ce dernier est une substance gélatineuse qui s’étend lorsqu’il est immergé dans l’eau. Quand on les a extrudés avec l’embout d’une imprimante 3D, ces fibres se sont alignées avec le gel signifiant que les objets imprimés pouvaient se déplacer uniquement sur leur longueur ou non sur leurs côtés.
Cette propriété est limitée sur le plan individuel, mais l’équipe a aussi développé un modèle mathématique pour imprimer des formes courbées à partir de designs composés de sillons. Cela permet d’utiliser l’alignement de la fibre pour s’assurer que les formes vont se courber de la manière voulue par les chercheurs. Selon la manière dont on imprime le matériau, on peut encoder la déformation, la torsion et le froissement selon Lewis.
Pour le tester, l’équipe a imprimé 2 formes de fleur qui semblent similaires, mais ils ont pivoté leurs 5 pétales dans différentes directions lorsqu’elles étaient exposées à l’eau. Ils ont aussi copié le design d’une orchidée avec une forme plate qui devient progressivement la forme finale de l’orchidée avec les déformations nécessaires. L’équipe a ajouté une teinte fluorescente au gel pour augmenter la visibilité et l’esthétique.
Maintenant, l’équipe explore des applications potentielles de leurs technologies incluant la création de tissus qui pourrait développer de nouveaux organes. Aujourd’hui, la culture de tissus se fait principalement en 2 dimensions, mais la plupart des applications de ces cellules sont en 3D selon Lewis. Dans le futur, on pourrait utiliser une feuille plate pour qu’elle devienne progressivement un organe qu’on doit remplacer. Les travaux ont été publié dans Nature Materials.
