Des chercheurs de l'Université de Géorgie ont mis au point un nouveau matériau dont les propriétés sont idéales pour les dispositifs médicaux tels que les masques et les pansements. Il est également plus respectueux de l'environnement que les matériaux actuellement utilisés.
L'équipe de Gajanan Bhat a mis au point, grâce à l'utilisation de non-tissés (tissus obtenus par assemblage de fibres sans tissage ni tricotage), des matériaux composites souples, respirants et absorbants, idéaux pour les dispositifs médicaux. L'incorporation de coton confère au matériau un confort optimal au contact de la peau (un critère essentiel pour les applications médicales) et facilite son compostage, le rendant ainsi plus écologique que les produits similaires actuellement disponibles sur le marché.
Dans son laboratoire du Northern Riverbend Research Laboratory, le professeur Gajanan Bhat démontre comment les non-tissés élastiques peuvent être enroulés et utilisés comme pansements médicaux. (Photo : Andrew Davis Tucker/Université de Géorgie)
Grâce à un financement du département américain de l'Agriculture (USDA), les chercheurs ont testé différentes combinaisons de coton et de non-tissés, ainsi que des non-tissés purs, afin d'évaluer des propriétés telles que la respirabilité, l'absorption d'eau et l'extensibilité. Les tissus composites ont obtenu de bons résultats lors des tests, offrant une bonne respirabilité, une absorption d'eau supérieure et une bonne élasticité, ce qui signifie qu'ils peuvent résister à une utilisation répétée.
La demande de non-tissés a progressé ces dernières années et, selon un rapport d'Acumen Research and Consulting, le marché devrait atteindre 77 milliards de dollars américains en 2027. Les non-tissés sont largement utilisés dans les produits ménagers tels que les couches, les protections hygiéniques féminines et les filtres à air et à eau. Imperméables, souples et respirants, leur capacité à filtrer l'air les rend idéaux pour des applications médicales.
« Certains produits à usage biomédical, comme les pansements et les bandages, nécessitent un temps d'étirement et de récupération. Or, du fait de leur contact direct avec le corps, l'utilisation du coton peut s'avérer bénéfique », explique Barth, directrice du département des textiles, du merchandising et du design d'intérieur du Family and Consumer College Services, co-auteure de l'article avec deux étudiants de master : D. Partha Sikdar (premier auteur) et Shafiqul Islam.
Bien que le coton soit moins extensible que les tissus non tissés, il est plus absorbant et plus doux, ce qui le rend plus agréable à porter. Le coton est également une culture majeure en Géorgie et un pilier de l'économie de cet État. Le département américain de l'Agriculture (USDA) est constamment à la recherche de nouvelles utilisations pour le coton, et Barth a suggéré de « combiner des non-tissés extensibles avec du coton afin de créer un matériau à la fois riche en coton et extensible ».
Le professeur Gajanan Bhat teste des non-tissés extensibles à l'aide d'un testeur de perméabilité dans son laboratoire des Riverbend North Research Laboratories. (Photo : Andrew Davis Tucker/Université de Géorgie)
Barth, spécialiste des non-tissés, estime que le matériau obtenu pourrait conserver les propriétés recherchées des non-tissés tout en étant plus facile à manipuler et compostable.
Pour tester les propriétés des composites, Bhat, Sikdar et Islam ont combiné du coton avec deux types de non-tissés : le spunbond et le meltblown. Les non-tissés spunbond contiennent des fibres plus grossières et sont généralement plus résistants, tandis que les non-tissés meltblown contiennent des fibres plus fines et présentent de meilleures propriétés de filtration.
« L’idée était de trouver la combinaison qui nous donnera de bons résultats », a expliqué Butt. « Il faut que le tissu ait une certaine élasticité, tout en étant respirant et capable d’évacuer l’humidité. »
L'équipe de recherche a préparé des non-tissés d'épaisseurs variables et les a combinés avec une ou deux feuilles de tissu en coton, ce qui a donné lieu à 13 variétés à tester.
Des tests ont démontré que le matériau composite présente une absorption d'eau supérieure à celle du non-tissé d'origine, tout en conservant une bonne respirabilité. Les matériaux composites absorbent de 3 à 10 fois plus d'eau que les tissus non en coton. Le composite préserve également la capacité des non-tissés à retrouver leur forme initiale après étirement, leur permettant ainsi de s'adapter aux mouvements spontanés sans se déformer.
Le procédé de fabrication des non-tissés composites permet d'utiliser du coton de moindre qualité, voire des déchets ou du coton recyclé provenant de la production de vêtements et de draps, explique Barth, professeur de fibres et de textiles à la Georgia Athletic Association. Le produit obtenu est ainsi plus écologique et moins coûteux à produire.
L'étude a été publiée dans la revue Industrial Textiles. Les co-auteurs sont Doug Hinchliffe et Brian Condon du Centre de recherche régional du Sud de l'USDA.
Date de publication : 23 janvier 2024