Des chercheurs de POLYMAT–UPV/EHU et de l’Université de Saragosse – INMA, partenaires du consortium AcroBioPLAST, ont participé à une découverte scientifique sans précédent publiée récemment dans Nature Communications : la mise au point et la caractérisation du premier polymère capable de s’auto-organiser en cinq types distincts de cristaux. Cette avancée représente un progrès remarquable dans la compréhension de l’auto-assemblage des matériaux semi-cristallins et ouvre de nouvelles perspectives pour la conception de polymères avancés aux fonctionnalités multiples.
Un quintopolymère capable de générer cinq phases cristallines
L’étude porte sur un quintopolymère pentabloc composé de PE, PEO, PCL, PLLA et PGA, cinq composants semi-cristallins reconnus pour leur biocompatibilité et leur potentiel dans les applications biomédicales. Ce matériau présente un comportement d’auto-organisation exceptionnel : lors du refroidissement, chaque bloc cristallise selon une séquence hiérarchique parfaitement définie, donnant lieu à des sphérolites pentacristallines.
Jusqu’à présent, les systèmes polymériques les plus complexes décrits dans la littérature comportaient un maximum de quatre types de cristaux. La démonstration expérimentale de cinq phases cristallines coexistant dans un même matériau établit un nouveau seuil structurel et fonctionnel dans la science des polymères.
Cette recherche a nécessité l’utilisation combinée de microscopie TEM, de diffraction des rayons X en synchrotron, d’analyses thermiques et de plusieurs techniques avancées de caractérisation. Les études morphologiques menées par l’équipe du Prof. Víctor Sebastián (INMA–Université de Saragosse) et les analyses spectroscopiques et calorimétriques dirigées par le Prof. Alejandro J. Müller (POLYMAT–UPV/EHU) ont été essentielles pour comprendre l’organisation interne de ce matériau complexe.
Importance pour les matériaux biomédicaux et les biopolymères avancés
La capacité de générer plusieurs structures cristallines de manière contrôlée dans un même polymère permet d’explorer de nouvelles combinaisons de propriétés mécaniques, thermiques, optiques et de biodégradabilité, avec un niveau de précision inégalé. Cette découverte a des implications directes dans :
La complexité structurelle de ce quintopolymère et sa capacité d’auto-assemblage hiérarchique en font une plateforme idéale pour l’ingénierie de matériaux sur mesure, un domaine particulièrement pertinent pour les axes de recherche développés au sein d’AcroBioPLAST.
Un exemple de la valeur de la collaboration interrégionale soutenue par Interreg-POCTEFA
Cette avancée illustre l’importance de la collaboration entre équipes scientifiques complémentaires dans le cadre interrégional d’Interreg-POCTEFA. La coopération entre les groupes d’Aragon et du Pays basque a été déterminante pour aborder la synthèse, la caractérisation et l’analyse d’un système polymérique d’une telle complexité.
La participation de partenaires d’AcroBioPLAST à une publication de si haut niveau renforce le rôle du consortium comme espace de coopération scientifique propice à des avancées majeures dans le domaine des matériaux polymériques destinés aux applications biomédicales.
Référence
Matxinandiarena, E.; Pérez-Camargo, R. A.; Sebastián, V.; Zhang, P.; Ladelta, V.; Hadjichristidis, N.; Müller, A. J. (2025). Can five chemically different lamellar crystals self-assemble in a single spherulite? Nature Communications, 16, 9873. https://doi.org/10.1038/s41467-025-64845-6
Microscopie optique en lumière polarisée du quintopolymère pentabloc pendant le chauffage:
Micrographies PLOM lors d’un chauffage successif à 20 °C min⁻¹ à différentes températures : a) −20 °C, b) 100 °C, c) 140 °C, d) 170 °C, e) 200 °C et f) 210 °C. Les blocs semi-cristallins présents à chaque température sont indiqués dans le coin supérieur droit de chaque image, tels que déterminés par des mesures WAXS in situ réalisées en parallèle au synchrotron selon le même protocole thermique (Fig. 5), en utilisant le même code couleur que dans cet article. L’image 5a montre des sphérolites pentacristallines positives avec des Croix de Malte et des motifs irréguliers d’extinction en bandes.