Des polymères adaptatifs modélisés sur la nature
La détection des changements environnementaux et l'initiation d'une réponse macroscopique se déclenche fréquemment au niveau moléculaire ou plus exactement au niveau supramoléculaire en raison d'un déplacement de l'équilibre dynamique supramoléculaire. Les protéines, qui constituent les polymères naturels les plus importants, jouent dans ce processus un rôle essentiel. Le développement de matériaux adaptatifs synthétiques doit ainsi combiner les concepts de la chimie des polymères et ceux de la chimie supramoléculaire. Le projet ADAPTPOLY (Adaptive polymer assemblies) a permis aux scientifiques de contrôler les interactions covalentes nécessaires pour développer des polymères à partir de monomères individuels. Ils ont ensuite développé des structures supramoléculaires de plusieurs polymères personnalisés utilisant des interactions non-covalentes et un auto-assemblage. La structure hiérarchique, c’est-à-dire la structure d'échelles juste supérieure est intégralement liée à la fonction. Par conséquent, le contrôle de l'auto-assemblage de matériaux hiérarchiquement structurés permet la création de nouveaux matériaux aux propriétés totalement adaptées aux applications choisies. Les molécules cycliques comme les porphyrines et les cyclodextrines sont les matériaux de base pour ces assemblages supramoléculaires. Les scientifiques d'ADAPTPOLY les ont utilisées pour créer de nouveaux matériaux polymères supramoléculaires. Plusieurs dérivés ont été synthétisés par les chercheurs qui ont étudié leurs mécanismes d'auto-assemblage et le potentiel pour d'autres modifications. Parmi les importants développements figurent les thermomètres de polymère qui possèdent une fonction de mémoire résultant d'un contrôle thermodynamique sur les interactions supramoléculaires. Les polymères capables de s'auto-réparer après une lésion mécanique sont un autre exemple de matériel inspiré par la nature. L'autoréparation spontanée par formation de structures supramoléculaires dynamiques est devenue un domaine intense de recherche et développement. Le projet ADAPTPOLY a créé des polymères capables de former des structures supramoléculaires grâce aux interactions électrostatiques et ainsi générer des élastomères thermoplastiques supramoléculaires qui se réparent tous seuls. Des relations structure-morphologie-propriétés détaillées ont été identifiées dans cette nouvelle classe de matériaux supramoléculaires. Les autres polymères réactifs également développés intègrent des molécules de colorant et produisent un changement (fluorescent) visible dans la réactivité du pH en présence de sucres. Cela donnera un nouveau capteur de glucose. De plus, leurs travaux sur des blocs de copolymères a débouché sur un système oscillant entre des chaînes de polymères solubles et des agrégations (micelles) à évolution de pH pour l'administration contrôlé de molécules thérapeutiques. La constitution par ADAPTPOLY du Groupe de recherche en chimie supramoléculaire à l'Université de Gand veillera à ce que les contributions majeures pour le domaine en développement et socio-économiquement important des polymères adaptatifs continuent longtemps après la conclusion du projet.
Mots‑clés
Polymères, ensembles de polymères, auto-régénération, supramoléculaire, ADAPTPOLY, élastomères thermoplastiques
