Communication Dans Un Congrès Année : 2022

Organisation orthotrope à trois couches, typique du cartilage, obtenue par ultrafiltration frontale sous ultrasons de suspensions de nanocristaux de cellulose : caractérisation par SAXS in situ

Résumé

: L'objectif de ce travail est d'étudier par diffusion de rayons X aux petits angles (SAXS) les effets combinés de la pression transmembranaire et des ondes ultrasonores sur l'organisation structurale et la dynamique d’orientation des nanocristaux de cellulose (CNC), dans le but de développer des structures cellulosiques multicouches orthotropes. Une cellule dédiée de type canal SAXS (ultrafiltration frontale / ultrasons) (FU / US) a été mise en œuvre sur la ligne de lumière ID02-TRUSAXS de l’ESRF, pour générer une force de rayonnement acoustique verticale induite par les US en haut du canal et simultanément une force de pression transmembranaire en bas du canal près de la surface membranaire. Grâce à cette instrumentation et la mesure de SAXS in situ, une structuration orthotrope multicouche typique qui imite l'organisation du cartilage articulaire a été réalisée lors de la filtration sous US d’une suspension de CNC à 10 wt% (fig. 1). Les trois couches structurées de manière continues, représentatives du cartilage (superficielles, intermédiaire et profondes) ont été obtenues en quelques dizaines de minutes de mise en œuvre. La première couche correspondant à la zone superficielle est composée de CNC concentrées jusqu’à 40 wt % près de la membrane avec leurs directeurs alignés parallèlement à la surface de la membrane. La couche isotrope représentative de la couche intermédiaire du cartilage, est située à l'intersection où la force de rayonnement acoustique verticale s’équilibre avec les forces de pression transmembranaires. Dans la troisième couche représentative de la zone profonde du cartilage située proche de la lame vibrante, les US ont induit un alignement des CNC avec leurs directeurs alignés perpendiculairement à la surface de la membrane, le long de la direction de propagation des ondes ultrasonores. Ce contrôle réussi de l'orientation moyenne des CNC par ce procédé de FU/US ouvre la voie au développement de nouveaux biomatériaux orthotropes avec des textures anisotropes ajustables.

Fichier non déposé

Dates et versions

hal-04918737 , version 1 (29-01-2025)

Identifiants

  • HAL Id : hal-04918737 , version 1

Citer

Frédéric Pignon, Emilie Guilbert, Samuel Mandin, Nicolas Hengl, Hugues Bodiguel, et al.. Organisation orthotrope à trois couches, typique du cartilage, obtenue par ultrafiltration frontale sous ultrasons de suspensions de nanocristaux de cellulose : caractérisation par SAXS in situ. Journées GDR Dumbio, May 2022, Grenoble, France. ⟨hal-04918737⟩
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