La microfluidique, qui étudie et manipule les écoulements de fluides à très petite échelle, offre de nouvelles possibilités pour produire des microparticules de polymères anisotropes. Contrairement aux particules sphériques classiques, leur géométrie particulière leur confère des propriétés électriques, magnétiques, optiques ou hydrodynamiques spécifiques, ainsi qu’un potentiel d’autoassemblage.
Les systèmes microfluidiques permettent de produire ces particules en continu tout en contrôlant finement leur taille, leur composition et leur forme. Ces avancées ouvrent la voie à de nombreuses applications, notamment dans la libération de principes actifs, l’encapsulation de protéines ou de cellules, les capteurs, la purification de l’eau ou encore les matériaux fonctionnels.
Longtemps limitée par des procédés complexes, discontinus et peu reproductibles, la production de particules anisotropes bénéficie aujourd’hui des progrès de la microfluidique. Des recherches restent toutefois nécessaires pour mieux comprendre les phénomènes interfaciaux et les instabilités de flux pouvant survenir lors de leur élaboration. Découvrez les possibilités offertes par ces procédés pour concevoir des microparticules aux propriétés maîtrisées.
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RÉSUMÉ
Les microparticules de polymère présentant une anisotropie de forme, de composition ou de fonctionnalités représentent une nouvelle classe de matériaux aux propriétés distinctes de leurs homologues isotropes. Elles sont avantageusement produites par des méthodes microfluidiques sous écoulement assurant une parfaite reproductibilité de leurs caractéristiques dont de leur taille. Dans cet article, sont ainsi présentées et commentées les méthodes microfluidiques utilisées pour obtenir des microfibres, des microparticules cœur-écorce, Janus ou de forme variées (ellipsoïdes, discoïdes, cubiques, cylindriques, etc.).
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AUTEUR(S)
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Wasif RAZZAQ
: Doctorant - Université de Strasbourg, CNRS, Institut Charles Sadron UPR 22, F-67000 Strasbourg, France
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Christophe SERRA
: Professeur - Université de Strasbourg, CNRS, Institut Charles Sadron UPR 22, F-67000 Strasbourg, France
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Delphine CHAN-SENG
: Chargée de recherche au CNRS - Université de Strasbourg, CNRS, Institut Charles Sadron UPR 22, F-67000 Strasbourg, France
INTRODUCTION
Les microparticules polymères présentant des anisotropies de composition, de forme et de fonctionnalité sont des systèmes très attrayants en vertu des propriétés qu’ils présentent eu égard à leurs homologues isotropes. À titre d’exemples :
pour la
composition
, des particules anisotropes possédant différents compartiments, contenant des particules (organiques ou inorganiques) de plus faibles dimensions ou bien des molécules différentes, peuvent être utilisées dans une large gamme d’applications telles que la vectorisation et la libération contrôlée de principes actifs, les systèmes catalytiques, les capteurs, la purification de l’eau, l’affichage digital, les matériaux de structure, etc. ;
pour la
forme
, la compacité maximale de particules non sphériques est supérieure à celle de particules sphériques, comparativement à ces dernières l'anisotropie de forme engendre des propriétés électriques, magnétiques, optiques et hydrodynamiques différentes ;
pour la
fonctionnalité
, des particules présentant une répartition différentiée de fonctionnalités en leur surface tels que des groupements fonctionnels peuvent présenter une propension à l’autoassemblage et engendrer ainsi de nouvelles propriétés.
Toutefois, la préparation conventionnelle de telles particules anisotropes nécessite la mise en œuvre de procédés très particuliers, souvent discontinus, compliqués, multi-étapes et n'engendrant que peu de reproductibilité.
Cet article de revue ambitionne de faire un état de l’art des récents développements utilisant les techniques en flux continu basées sur l’emploi de systèmes microfluidiques pour la fabrication de microparticules de polymère anisotropes dont les microfibres ; et de mentionner leurs applications les plus remarquables.
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MOTS-CLÉS
Microfluidique à gouttes
| Microfibres
| Microparticules Janus
| Microparticules coeur-écorce
Lecture en cours
Production de microparticules de polymères anisotropes par voie microfluidique