La présente invention est relative à une pièce de tissu de verre présentant des propriétés particulièrement adaptées à un usage au contact d'un tissu vivant, notamment d'origine animale, humaine ou végétale, ou d'un matériel biologique tel qu'une cellule eucaryote ou une cellule procaryote et à un procédé de fabrication d'une telle pièce de tissu.

La fibre de verre est élaborée à partir des matières premières traditionnelles nécessaires à la fabrication du verre, généralement du type E, mais pouvant être d'un autre type, e.g. C ou AR. Il s'agit généralement et pour l'essentiel de silice, chaux, alumine et magnésie. Le mélange est broyé, puis fondu dans un four à haute température, aux environs de 1500° C. Le verre en fusion est ensuite amené à passer dans des filières. A la sortie des filières, les fils de verre sont étirés mécaniquement à grande vitesse pour donner des filaments de diamètre déterminé, généralement compris entre 3 et 13 μηι. Aussitôt après l'étirage, les filaments sont « ensimés », à savoir enduits d'une composition organique, généralement à l'aide d'une émulsion aqueuse de composés organiques. Cette étape et la composition du même nom, s'appellent l'ensimage, elle permet de protéger le produit lors de sa transformation chez le fabricant, par exemple lors d'étapes d'enroulage, retordage, bobinage, lors de passages dans des guides. Une fois chez le tisseur, les fils, notamment ceux de chaîne, subissent un traitement supplémentaire appelé encollage, destiné à protéger le fil des étapes telles que ourdissage et tissage, incluant le passage dans des peignes, mailles, des levages de cadres et globalement un temps de contact/friction non négligeable avec des pièces mécaniques.

Parmi les composés organiques de l'ensimage, on emploie couramment des huiles minérales, et éventuellement de l'amidon, du PVA et/ou des tensioactifs. Parmi les agents d'encollage, on emploie couramment de l'amidon ou du PVA et éventuellement des tensioactifs. Ainsi les agents lubrifiants, tensioactifs cationiques ou non-ionique, ont pour rôle de réduire la friction entre les fibres et ainsi de limiter les cassures ou la création de défauts de surface, tandis que l'amidon et le PVA vont gainer les fils et les protéger des contraintes mécaniques qui pourraient entraîner des cassures ou des affaiblissements. A noter que les compositions d'encollage et d'ensimage sont généralement gardées secrètes.

L'immobilisation cellulaire consiste à faire croître des cellules immobilisées dans une matrice d'hydrogel. Il existe différentes méthodes. L'adhésion est généralement utilisée pour stabiliser les cultures cellulaires et effectuer des analyses, ou pour fournir une matrice structurelle qui dirige la croissance et/ou la différenciation des cellules. Il est possible d'améliorer l'adhésion des cellules sur l'hydrogel en greffant des protéines adhésives. La capture est un autre mode d'immobilisation, dans lequel les cellules sont prises au piège dans la matrice par des contraintes physiques, les cellules étant immobilisées par le réseau poreux tridimensionnel de l'hydrogel. Ces gels sont alors généralement polymérisés in situ avec les cellules. Enfin, la micro-encapsulation consiste à enfermer les cellules ou des amas cellulaires par une membrane poreuse et semi-perméable. Voir A. C. Jen et al., 1996, Review : Hydrogels for cell immobilization. Biotechnology and bioengineering, 50 (4) : 357- 64.

L'invention a pour objectif de proposer un nouveau concept de support de culture tissulaire ou cellulaire comportant une structure solide souple, poreuse, non toxique ou neutre vis-à-vis de la culture de tissus vivants ou de cellules.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel support permettant de supporter et de permettre d'alimenter les tissus vivants ou cellules en culture dans de bonnes conditions, notamment au travers de ce support.

Un autre objectif de l'invention est de fournir un tel support qui puisse être facilement transporté et manipulé, dans une large plage de température et d'hygrométrie.

Une autre objectif de l'invention est de fournir un tel dispositif pouvant être aisément conservé stérile.

L'invention propose une nouvelle utilisation des tissus de verre, en tant que support de tissus biologiques ou de matériaux biologiques, notamment cellules eucaryotes et cellules procaryotes (e.g. bactéries et archées).

Dans un premier aspect de l'invention, un tissu de verre recouvert sur une face d'un hydrogel est proposé.

Dans un deuxième aspect de l'invention un tissu de verre fortement désensimé et désencollé est employé, de telle manière que les cellules vivantes soient dans un environnement essentiellement non toxique et neutre, le support étant un tissu de verre, biocompatible par essence, et substantiellement pas avec des substances organiques issues de l'ensimage et/ou de l'encollage ou autre traitement textile potentiellement toxique ou interfèrent pour des cellules vivantes et leur culture.

Dans un troisième aspect de l'invention, le tissu de verre fortement désensimé ou désencollé est recouvert sur une face d'un hydrogel.

Dans un quatrième aspect de l'invention, il est question de l'utilisation d'un support de verre selon l'un de ces trois premiers aspects en tant que support de tissus biologiques ou de matériaux biologiques, notamment cellules eucaryotes et cellules procaryotes (e.g. bactéries et archées). La présente invention a donc pour objet une pièce de tissu de verre formée de l'assemblage par tissage de fils de chaîne et de fils de trame en fils de verre.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, l'une des faces de la pièce est revêtue d'un film ou couche d'hydrogel. C'est sur cette couche ou film d'hydrogel que pourra être reçu, voire immobilisé en surface, le tissu biologique vivant ou les cellules biologiques vivantes.

De préférence, l'hydrogel est circonscrit sur ladite face de la pièce, c'est-à-dire que l'hydrogel est localisé en surface et ne traverse pas le tissu de verre, ce qui est d'ailleurs favorisé par le choix d'un tissu fermé ayant une porosité comprise dans les intervalles mentionnés ci-après.

L'hydrogel est notamment en couche fine, qui peut se définir par le taux d'emport, à savoir la quantité d'hydrogel appliquée substantiellement uniformément à la surface du tissu de verre et exprimée en grammes d'hydrogel par m ² de tissu de verre. Le taux d'emport d'hydrogel est avantageusement égal ou supérieur à environ 4 g/m ² , notamment compris entre environ 4 g/m ² et environ 100 g/m ² , des taux supérieurs étant possibles mais non indispensables et plus coûteux. Cet intervalle est plus particulièrement compris entre environ 5 g/m ² et environ 50 g/m ² , de préférence compris entre environ 10 g/m ² et environ 30 g/m ² . Les épaisseurs importantes pourront être obtenues par dépôt en plusieurs fois ou passes, par les techniques qui seront décrites plus loin. Par définition, lorsque l'on parle du tissu enduit d'hydrogel à un taux d'emport donné, il s'agit de l'hydrogel sec. Cet hydrogel sec peut avoir une humidité résiduelle faible. On calcule le taux d'humidité résiduel au niveau du tissu enduit d'hydrogel, et ce taux est généralement égal ou inférieur à environ 15, 10 ou 5% en poids, calculé par rapport au poids du tissu enduit. La mesure peut être effectuée simplement, on pèse le tissu enduit sec, on le passe en étuve sèche à 120 °C pendant une durée déterminée, par exemple 2 heures, puis on repèse et la différence de poids donne la quantité d'eau perdue qui correspond à la teneur en eau du tissu enduit de départ. On peut donc aussi parler de teneur en eau du tissu enduit. Un hydrogel est un réseau macromoléculaire, de préférence élastique, à haute teneur en eau. Au sens de la présente invention, hydrogel signifie une masse viscoélastique. Elle comprend à l'état dit humide au moins 50% d'eau en poids, au moins 80% d'eau en poids, de préférence au moins 90% d'eau en poids, par exemple de 90 à 98,5 % d'eau en poids. L'hydrogel peut être un hydrogel chimique (notamment par la présence de liaisons covalentes inter-chaînes) ou un hydrogel physique (interactions inter-chaînes sont de type physiques, par exemple liaisons hydrogène et/ou interactions hydrophobes, interactions électrostatiques, etc.).

Dans un mode de réalisation, l'hydrogel est appliqué avec un taux d'humidité permettant l'application de l'hydrogel humide en couche mince à la surface du tissu. Comme on le verra plus loin, l'enduction peut être faite à la racle, mais d'autres moyens sont envisageables, comme le rouleau lècheur. Le taux d'humidité de l'hydrogel lors du dépôt est en général supérieur ou égal à 50 %, notamment compris entre 50 et 80% d'eau en poids (par rapport à la masse d'hydrogel totale). Des taux différents, inférieurs ou supérieurs, pourront être utilisables, si l'outil de dépose le permet. On préférera les hydrogels naturels en raison du contact avec un matériel biologique vivant. Un hydrogel synthétique non toxique pour les cellules pourra néanmoins être employé, comme les polyacrylamides (PAAM).

On préférera également les hydrogels physiques, sans pour autant exclure les hydrogels chimiques.

L'hydrogel peut notamment comprendre un polysaccharide, de préférence naturel, éventuellement modifié chimiquement, un polysaccharide hybride ou une protéine structurale telle que la kératine ou le collagène, ou des mélanges. Le terme « comprendre » signifie que l'hydrogel peut contenir au moins un polysaccharide ou protéine structurale comme matériau de base de l'hydrogel. Ce dernier pourra comprendre d'autres ingrédients, tels que de l'eau, un coagulant, etc. La proportion de polysaccharide ou de protéine structurale dans l'hydrogel pourra être notamment comprise entre environ 1 et environ 20% en poids de l'hydrogel.

L'hydrogel peut notamment être choisi parmi: les polysaccharides comme l'amidon, la gomme arabique, les gommes extraites des graines (e.g. guar, caroube), les gommes extraites ou dérivées des algues (e.g. agar-agar, agarose, carrhaghénanes, alginates), les gommes extraites ou dérivées des microorganismes (cellulose bactérienne produite à partir d'Acetobacter xylinum - Cellulon PX - ou la gomme gellane produit par Pseudomonas elodea) et les protéines telles que l'albumine, la caséine, le collagène et le gluten, ou encore la méthylcellulose, le hyaluronane ou l'acide hyaluronique, pectines, chitosan, carboxyméthylcellulose.

Dans un mode de réalisation, l'hydrogel est donc un hydrogel à base (ou comprenant ce composé en plus de l'eau et d'un éventuel agent réticulant) d'amidon, de gomme arabique, d'agar-agar, d'agarose, de gomme de guar, de caroube, de carrhaghénane, d'alginate, de cellulose bactérienne, de gellane, d'albumine, de caséine, de collagène, de gluten, de méthylcellulose, de hyaluronane, d'acide hyaluronique, de pectine, de chitosan, de carboxyméthylcellulose ou de PAAM.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, le tissu de verre est de préférence désensimé et désencollé. Le tissu de verre a notamment un taux résiduel d'ensimage + encollage inférieur ou égal à 0,05, 0,04, 0,03, 0,02 ou 0,01 % en poids par rapport au poids total du tissu (en ne tenant compte que du tissu de verre et de l'ensimage + encollage). On peut aussi définir le tissu de verre composé de verre à une teneur en poids supérieure à 99,95% par rapport au poids total du tissu de verre, et notamment supérieure à 99,96%, 99,97%, 99,98% ou 99,99%.

Suivant une caractéristique de l'invention, l'élimination de l'ensimage + encollage peut être effectué thermiquement, par un procédé statique ou dynamique, cette deuxième solution étant la préférée pour obtenir de très bas taux résiduels.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, le tissu désensimé et désencollé a une perméabilité à l'air comprise entre environ 12 l/m ² /s et environ 30 l/m ² /s, de préférence entre environ 10 l/m ² /s et environ 20 l/m ² /s, comme mesuré par la pénétration d'air sous 200 Pa au travers d'une cellule de surface de 20 cm ² , soit au travers d'un échantillon du tissu de même surface. Cette mesure est conforme à la norme ISO 9237 : Détermination de la perméabilité à l'air des étoffes. On peut utiliser pour ce faire l'appareil FX 3300 LabAir IV, Air Permeability Tester, Textest Instruments, Schwerzenbach, Switzerland, réglé aux conditions de test définies ci-dessus.

La perméabilité à l'air du tissu de verre enduit d'hydrogel peut notamment être inférieure ou égale à environ 3 l/m ² /s et notamment environ 2 l/m ² /s, comme mesuré par la méthode ci-dessus de pénétration d'air sous 200 Pa au travers d'une cellule de surface de 20 cm ² . Elle peut être mesurée sur le tissu enduit sec, notamment à une humidité résiduelle égale ou inférieure à environ 15, 10 ou 5% en poids, calculé par rapport au poids du tissu enduit, comme précité.

Suivant une caractéristique avantageuse de l'invention, la pièce de tissu combine l'emploi d'un tissu de verre fortement désensimé et désencollé, comme décrit ici, et la présence de la couche d'hydrogel sur l'une de ses faces, comme décrit ici. Suivant une autre caractéristique, l'une des faces de la pièce de tissu de verre, de préférence l'autre face du tissu de verre enduite d'hydrogel si cet hydrogel est présent, peut être revêtue d'une couche, de préférence continue, d'un polymère hydrosoluble, naturel ou de préférence synthétique. Par définition, ce polymère pourra se dégrader ou se solubiliser au contact d'un milieu aqueux, par exemple de l'eau.

Ce polymère synthétique peut notamment être choisi parmi les PAM ou poly(acrylamide), les PVP ou poly(N-vinyl pyrrolidone), les PEG ou polyéthylènes Glycol, les PVA ou alcools polyvinyliques, les poly(acide acrylique) PAA + acide méthacrylique, les PEO ou poly(oxyde d'éthylène), les PVAm ou poly(vinyl aminé).

A titre d'exemples préférés, on peut citer le PEG de poids moléculaire inférieur ou égal à 600 g. mol ^"1 et d'indice d'ester d'au moins environ 180 mg ou le PVA partiellement hydrolysé (de préférence dont le taux d'hydrolyse est compris entre environ 86 et environ 88% et un degré de polymérisation inférieur à environ 1000 et un taux d'indice ester subsistant compris entre environ 120 et environ 170 mg).

Le polymère est appliqué en solution concentrée, notamment à raison de 10 à 30 % de polymère en poids dans un milieu aqueux, de préférence de l'eau. Ce taux confère une viscosité pouvant permettre l'application du polymère sur le tissu, par exemple en utilisant des outils comme la racle et le cylindre lécheur. Selon les outils utilisés, il peut y avoir une certaine tolérance autour de bornes de l'intervalle précité. Une fois déposé, la couche de polymère peut être séchée.

De préférence, l'ensemble tissu et enductions est à l'état dit sec, en particulier avec une humidité résiduelle inférieure ou égale à environ 15, 10 ou 5% en poids par rapport au poids du tissu enduit, mesurée comme décrit ci-dessus sur un tissu enduit sur ses deux faces (hydrogel sur une face, polymère sur l'autre face). Le taux d'emport de ce polymère hydrosoluble peut être compris entre environ 5 g/m ² et environ 100 g/m ² , notamment entre environ 10 g/m ² et environ 50 g/m ² , typiquement de 10 à 20 g/m ² , par exemple 15 g/m ² . Ce taux d'emport est mesuré à sec. Avantageusement, la couche de polymère hydrosoluble peut contenir au moins un élément nutritif pour cellule eucaryote ou procaryote, cet élément nutritif étant hydrosoluble et pouvant être sous forme dissoute, colloïdale ou solide dans ladite couche de polymère. De manière plus générale, ladite couche comprend un ou des éléments nutritifs conventionnels permettant la survie, la culture et/ou la propagation du matériel biologique qui pourra être placé sur la face opposée de la pièce. Selon le cas, la couche pourra comprendre un milieu nutritif conventionnel pour tissu ou pour cellules eucaryotes ou procaryotes. Placé au contact d'un milieu aqueux, la couche de polymère va se dissoudre progressivement et va libérer le ou les éléments nutritifs solubilisés qui pourront migrer au travers du tissu de verre et nourrir les cellules.

Suivant une caractéristique, le tissu de verre peut comporter, sur une première face, une couche d'hydrogel selon l'invention, et sur la deuxième face, une couche de polymère hydrosoluble. Avantageusement, la couche d'hydrogel permet le passage des nutriments solubilisés en provenance de la couche de polymère hydrosoluble.

Dans le cas où le polymère hydrosoluble serait absent, et qu'un autre milieu nutritif était placé sous la face opposée à l'hydrogel, les éléments nutritifs solubles pourraient aussi traverser le tissu de verre, puis l'hydrogel.

Suivant une caractéristique de l'invention, la construction du tissu de verre peut donner une surface massique comprise entre environ 50 et 250 g/m ² , notamment entre 100 et environ 150 g/m ² , de préférence entre environ 120 et environ 135 g/m ² , mieux entre environ 125 et environ 130 g/m ² . Suivant une caractéristique préférée de l'invention, les fils de chaîne et de trame sont des fils de verre multifilaments.

Suivant une caractéristique de l'invention, les fils de chaîne peuvent avoir un titre compris entre 5,5 et 68 tex, notamment entre 5,5 tex et 34 tex, de préférence entre 10 et 22 tex, et/ou peuvent être formés de filaments de diamètre compris entre environ 5 et environ 9 μηι, de préférence entre environ 5 et environ 6 μηι.

Suivant une caractéristique de l'invention, les fils de trame peuvent avoir un titre compris entre 5,5 et 68 tex, notamment entre 22 et 68 tex, de préférence entre 22 et 34 tex, et/ou peuvent être formés de filaments de diamètre compris entre environ 5 et environ 9 μηι, de préférence entre environ 6 et environ 9 μηι.

Suivant une caractéristique de l'invention, les bords de la pièce peuvent être formés des fils de chaîne et de trame soudés entre eux sur tout le pourtour de la pièce, ce qui permet d'éviter un effilochage du tissu de verre sur les bords. Dans un mode de réalisation, la forme géométrique plane de la pièce et ses bords soudés peuvent être obtenus par découpe-soudage en une seule opération, par exemple découpe-soudage par laser ou couteau chaud d'une laize de tissu de verre de plus grande dimension, directement à la forme de la pièce.

Suivant une caractéristique de l'invention, la pièce de tissu peut être enfermée dans un sachet ou sous blister garantissant la stérilité de la pièce placée à l'intérieur.

L'invention a aussi pour objet cette pièce de tissu selon les différents aspects de l'invention, pour son utilisation comme support de tissus biologiques ou de matériaux biologiques vivants.

En particulier, le tissu de verre est apte ou destiné à supporter une culture de tissu végétal ou animal, y compris humain, ou de cellules, notamment de cellules eucaryotes, notamment végétales, animales, y compris humaines, algues procaryotes, et de cellules procaryotes (e.g. bactéries, archées, algues procaryotes).

L'invention a aussi pour objet un kit de culture de tissu ou de cellules, comportant au moins une pièce de tissu selon l'un quelconque des différents aspects de l'invention, avantageusement enfermée dans un sachet ou sous blister garantissant la stérilité de la pièce placée à l'intérieur, et un boîtier comportant un fond à rebord conçu pour pouvoir loger une pièce de tissu selon l'invention, et de préférence un couvercle, ce boîtier étant avantageusement enfermé dans un sachet ou sous blister garantissant la stérilité du boîtier. Dans une forme de réalisation, une pièce de tissu et son boîtier sont tous deux placés dans le même sachet ou sous blister garantissant leur stérilité. Suivant une caractéristique, la pièce de tissu peut alors être placée à l'intérieur ou à l'extérieur du boîtier. Avantageusement, la forme et les dimensions du fond du boîtier sont ajustées à celles de la pièce de tissu. Conformément à ce qui a été décrit pour les autres objets de l'invention, la pièce de tissu pourra comprendre une couche d'hydrogel, une couche de polymère hydrosoluble éventuellement avec un ou des éléments nutritifs, ou à la fois une couche d'hydrogel et une couche de polymère hydrosoluble éventuellement avec un ou des éléments nutritifs. De préférence, le kit comprendra un nombre égal de pièces de tissu et de boîtiers. Notamment, dans le kit, l'hydrogel ou l'ensemble tissu et enduction(s) est à l'état dit sec, en particulier avec une humidité résiduelle inférieure ou égale à environ 15, 10 ou 5% en poids par rapport au poids du tissu enduit. Le kit peut aussi être conçu pour que le taux d'humidité de l'hydrogel soit conservé pendant stockage (blister étanche, atmosphère contrôlée dans le blister, etc.).

L'invention a aussi pour objet une pièce de tissu de verre selon l'un quelconque des différents aspects de l'invention, formée de l'assemblage par tissage de fils de chaîne et de fils de trame en fils de verre, le tissu de verre supportant, sur une de ses faces, une culture de tissu ou de cellules, notamment de cellules eucaryotes et de cellules procaryotes (e.g. bactéries et archées). Cet objet reprend les différentes caractéristiques qui sont décrites par ailleurs au regard de la pièce de tissu et de son utilisation. Suivant une caractéristique préférée, la pièce comporte, sur une première face, une couche d'hydrogel selon l'invention, et la culture de tissu ou de cellules est à la surface de cette couche d'hydrogel. Sur la deuxième face, une couche de polymère hydrosoluble peut être prévue, comme décrit supra, cette couche pouvant également comprendre un élément nutritif, comme déjà décrit. A noter que lorsque le tissu ou les cellules sont déposées sur l'hydrogel ou le tissu de verre, ce polymère hydrosoluble peut être en cours de dissolution plus ou moins avancée au contact d'un liquide approprié. Des éléments nutritifs sont également présents, comme cela ressort de la présente description. A noter aussi que la culture de tissu ou de cellules peut résulter du dépôt de matériel biologique sur l'hydrogel sec ou humide (e.g. réhumidifié). L'humidification de l'hydrogel peut être le fait en tout ou partie du dépôt de ce matériel ou de l'ajout d'un milieu liquide.

La présente invention a aussi pour objet un procédé de culture cellulaire, comprenant le fait de disposer d'une pièce de tissu selon l'un quelconque des différents aspects de l'invention formée de l'assemblage par tissage de fils de chaîne et de fils de trame en fils de verre. Le tissu de verre peut être de préférence enduit d'hydrogel sur une face. Le tissu de verre peut être de préférence désensimé, notamment avec un taux résiduel d'ensimage inférieur ou égal à 0,05, 0,04, 0,03, 0,02 ou 0,01 % en poids par rapport au poids total du tissu. Le procédé comprend l'étape de placer un tissu biologique ou un matériau biologique vivant sur une face de cette pièce, de préférence une telle face enduite d'hydrogel, de fournir audit tissu ou matériel biologique des éléments nutritifs et de cultiver (au sens large, regroupant survie, croissance et/ou multiplication). En particulier, on effectue une culture de tissu ou de cellules, notamment de cellules eucaryotes ou de cellules procaryotes (e.g. bactéries et archées). A noter que la culture de tissu ou de cellules peut résulter du dépôt de matériel biologique sur l'hydrogel sec ou humide (e.g. réhumidifié). L'humidification de l'hydrogel peut être le fait en tout ou partie du dépôt de ce matériel ou de l'ajout d'un milieu liquide.

Avantageusement, la culture des cellules se fait en surface du tissu de verre ou de la couche d'hydrogel.

Dans un mode de réalisation, la face recevant le tissu biologique ou le matériau biologique vivant peut être revêtue de la couche d'hydrogel selon l'invention. Les éléments nutritifs peuvent être apportés de toute manière connue en soi, par exemple au moyen d'un milieu nutritionnel solubilisable ou liquide, stérile, placé au contact de la face opposée du tissu de verre.

Dans un mode de réalisation, la face opposée à celle recevant le tissu biologique ou le matériau biologique vivant est revêtue de la couche de polymère hydrosoluble selon l'invention. Avantageusement, cette couche comporte un ou des éléments nutritifs. Cette face opposée est mise en contact avec un milieu aqueux stérile, e.g. de l'eau stérile, ce qui entraîne la dissolution du polymère, et la migration des nutriments vers la face recevant le tissu biologique ou le matériau biologique vivant, ce qui permet sa culture.

Dans un mode de réalisation, la face recevant le tissu biologique ou le matériau biologique vivant est revêtue de la couche d'hydrogel selon l'invention, et la face opposée est revêtue de la couche de polymère hydrosoluble selon l'invention. Avantageusement, cette dernière couche comporte un ou des éléments nutritifs. Cette face opposée est mise en contact avec un milieu aqueux stérile, e.g. de l'eau stérile, ce qui entraîne la dissolution du polymère, et la migration des nutriments au travers du tissu de verre et de l'hydrogel, vers le tissu biologique ou le matériau biologique vivant, ce qui permet sa culture.

De préférence, l'invention se fixe pour objectif de circonscrire les couches de polymère sur leur face de dépôt. Notamment elle se fixe pour objectif de déposer la couche d'hydrogel en surface du tissu de verre, sans que ce dernier ne pénètre profondément dans le tissu de verre et risque de le traverser. Par ailleurs, le polymère placé sur la face opposée étant hydrosoluble, on choisit, de préférence, de déposer l'hydrogel sur une face du tissu de verre avant de procéder au dépôt, sur l'autre face, de ce polymère hydrosoluble, de sorte que l'hydrogel est déposé sur un tissu de verre nu et il convient d'éviter la pénétration ou la traversée de l'hydrogel dans ou au travers du tissu de verre. Un élément de la solution est d'utiliser un tissu de verre ayant les caractéristiques mentionnées ci-dessus, notamment de porosité, surface massique et/ou titres des fils de chaîne et de trame. Un autre élément de la solution est le choix de la technique de dépôt.

La fabrication de la pièce de tissu selon l'invention comprend donc de préférence l'enduction d'une face du tissu de verre d'abord avec l'hydrogel, puis en second lieu l'enduction de la face opposée avec le polymère hydrosoluble, notamment polymère hydrosoluble chargé avec au moins un élément nutritif.

L'enduction peut notamment être du type « racle sur cylindre », qui consiste à déposer la formule sur le tissu de verre, puis à le racler pour régler l'emport souhaité. Ce procédé d'enduction à la racle est un traitement de surface. Il permet de régulariser le dépôt de matière en retenant l'excès. Une solution est coulée sur le tissu devant la racle et par déplacement du tissu, la solution est entraînée peu à peu sur celui-ci. Le tissu est ensuite séché, puis enroulé. Le tissu est maintenu par un cylindre de contrepartie (en acier ou recouvert de caoutchouc), placé du côté du tissu opposé à la racle. De préférence, mis à part ce cylindre, le tissu de verre, entraîné entre une bobine d'alimentation et une bobine de réception, est libre, sans surface d'appui. L'épaisseur de l'enduction est contrôlée par l'espace entre la racle et le tissu de verre, ce qui permet de contrôler parfaitement la quantité d'enduction déposée. Cette technique permet de travailler avec des viscosités élevées allant jusqu'à 60 000 cP notamment en cas de composition rhéofluidifiante. Avant d'être enroulé sur la bobine de réception, on laisse ou fait gélifier l'hydrogel. La gélification/séchage est conduit selon le mode de gélification ou de réticulation de l'hydrogel utilisé, selon les connaissances générales de l'homme du métier en matière d'hydrogels. Pour un hydrogel gélifiant en présence de chaleur, le tissu enduit passe devant ou dans un four porté à une température adaptée, permettant de gélifier ou sécher l'hydrogel.

Le polymère hydrosoluble, lorsqu'il est employé, peut être déposé sur l'autre face du tissu de verre, suivant la même procédure de racle sur cylindre. Le passage devant ou dans un four permettra de sécher le polymère hydrosoluble. La température du four est réglée selon la nature du polymère hydrosoluble, et cela fait appel aux connaissances générales de l'homme du métier. De préférence, ce polymère est appliqué en premier, séché, puis l'hydrogel est appliqué avent d'être séché.

D'autres moyens de séchage qu'un four ou étuve sèche sont utilisables, comme le passage sur un rouleau chauffé ou une bande chauffée, un séchoir, etc.

La quantité de produit déposé et la qualité de l'application dépendent des facteurs suivants : la rhéologie de la formule : plus sa viscosité sera importante, plus le dépôt final après séchage sera élevé ; la vitesse de circulation du tissu sur l'installation (vitesse d'enduction) ; la tension du tissu : elle influence principalement l'homogénéité du dépôt ; la hauteur de la racle : plus la racle sera haute, plus l'emport sera grand ; l'angle d'inclinaison de la racle par rapport au tissu ou au cylindre.

L'hydrogel, comme le polymère hydrosoluble peut aussi être déposé par héliogravure. Il s'agit d'un procédé d'impression par cylindres (généralement de cuivre chromé) gravés tournant dans une bacholle ou cuve. Le substrat à déposer est retenu dans les rainures du cylindre graveur et ensuite déposé sur le tissu par transfert. Une racle élimine l'excès à la surface du cylindre avant dépôt du substrat sur le tissu. L'hydrogel est ensuite gélifié, par exemple par passage dans un four si c'est le mode de gélification d'hydrogel utilisé. Quant au polymère hydrosoluble, un séchage est ensuite réalisé, par exemple pare passage en four.

Description des figures :

La figure 1 est un graphe montrant le spectre infrarouge d'un hydrogel de gomme de caroube, obtenu par IRTF (spectroscopie infrarouge à transformée de fourier).

La figure 2 est un graphe montrant le spectre infrarouge d'un hydrogel d'agar agar, obtenu par IRTF.

La figure 3 est un graphe montrant le spectre infrarouge d'un hydrogel de gomme de guar, obtenu par IRTF. Exemples :

Exemple 1 : Quelques hydrogels

Les hydrogels naturels d'agar et d'alginate peuvent être ainsi formés en dissolvant ces composés sous forme de poudres, de flocons ou autres dans de l'eau, par exemple aux alentours de 2 % en poids.

La transition « sol » vers « sol-gel » de l'agar se déroule en deux étapes : la distribution des molécules de manière homogène sous forme d'hélices lors du refroidissement et l'agrégation entre les hélices lorsque le point de gélification du polymère est atteint. Pour ce faire, la solution doit être portée à une température supérieure à 85°C, puis refroidie en dessous de 40°C. Au cours de la montée en température, l'agar va se solubiliser dans l'eau, puis, lors de la descente, former les doubles hélices grâce aux liaisons hydrogènes et donc le gel.

Les macromolécules de l'alginate sont composées d'un assemblage successif ou d'une alternance des monomères M et G en proportion variable, et l'on préconisera les ratios M/G élevés, connus de l'homme du métier, permettant d'obtenir un gel élastique. La transition sol-gel de l'alginate peut être réalisée par deux mécanismes de gélation physique : soit par la diminution du pH, soit par l'ajout de cations divalents ou trivalents (excepté l'ion magnésium). Par exemple, il s'agit d'un ajout d'ions, comme indiqué ci-dessus, dans la solution d'alginate à température ambiante. Les ions calcium permettent de lier les chaînes macromoléculaires entre elles grâce aux groupes carboxyles fonctionnels de l'alginate. Le calcium est utilisé sous poudre blanche inodore et est dissout dans de l'eau (même proportion que pour l'alginate) pour ensuite être ajouté à la solution «sol», ou inversement («sol» ajouté la solution d'ions calcium). La gélification a lieu grâce à la diffusion des ions calcium dans la solution d'alginate.

Les gels de Polyacrylamide sont formés par polymérisation radicalaire libre, en solution aqueuse, à partir du monomère acrylamide (AAM) et d'un co-monomère, agent de réticulation, le N, N'-méthylènebisacrylamide (BIS). Le BIS est un réactif bifonctionnel, équivalent à deux monomères d'acrylamide liés par un groupement méthylène. Il est utilisé comme agent pontant liant les chaînes de polyacrylamide par des liaisons covalentes pour former la structure de gel tridimensionnelle. La réaction de formation du gel est une polymérisation par addition vinylique « vinyl addition polymerization » initiée par un système de génération de radicaux libres le Persulfate d'Ammonium et le tétraméthylèthylenediamine. L'APS est l'amorceur qui peut être activé par voie chimique ou aussi thermiquement où il se décompose autour de 120°C.

D'autres exemples de gels sont décrits dans les exemples qui suivent, à base de gomme de caroube ou de gomme de guar, ainsi qu'un exemple à base d'agar agar.

Pour de plus amples informations sur les hydrogels et leurs procédés de fabrication, l'homme du métier pourra se référer à la Thèse de Leslie Rolland, Propriétés physicochimiques des capsules d'hydrogel à cœur liquide, Université Pierre et Marie Curie, Paris VI, 2013, https://pastel.archives-ouvertes.fr/tel-00919083; à la Thèse de Anne-Laure Esquirol, Contrôle de la morphologie d'hydrogels poreux à partir de structures polymères, Département de génie chimique, Ecole Polytechnique de Montréal, 2013 ; et à la Thèse de Maria Bassil, Muscles artificiels à base d'hydrogel électroattractif, HAL Id: tel-00688340, https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00688340.

Exemple 2 :

On part d'un tissu de verre tissu de verre de 125 g/m ² composé de fils de verre de 1 1 tex (chaîne) et 34 tex (trame). Ce tissu est désensimé et désencollé thermiquement de façon dynamique au travers d'un caraméliseur à air chaud à 600°C pendant 2 min. Le taux de résidu obtenu est de 0,03% et la perméabilité à l'air du tissu désensimé et désencollé est mesurée à environ 14 l/m ² /s (mesure selon la méthode décrite supra).

On mélange sous agitation (750 tr/min) dans 1 L d'eau à 25°C, 50 g de caroube pendant 30 min. Au fur et à mesure de l'incorporation, un gel non homogène se forme. Pour favoriser l'homogénéisation, il est préférable de poursuivre l'agitation jusqu'à 1200 tr/min pendant 20 minutes ou de monter la préparation à 50°C. La solution hydrocolloïde obtenue est alors appliquée selon le mode d'enduction type « racle sur cylindre » sur le tissu de verre désensimé et désencollé.

Le réglage de l'entrefer entre la racle et le tissu est tel que l'emport est de l'ordre de 10 g/m ² .

Le tissu enduit est séché en étuve sèche 1 min à 120°C, pour obtenir une humidité résiduelle inférieure à 10% en poids.

L'enduction est circonscrite à la seule face d'enduction, comme l'indique les mesures faites par IRTF sur le tissu.

Sur le diagramme de la Figure 1 , le spectre du caroube pur relève 2 pics caractéristiques, l'un à 3559 cm ^"1 le second à 845 cm ^"1 . L'analyse par IRTF de la face opposée du tissu enduit d'hydrogel ne révèle pas les pics caractéristiques, ce qui montre que l'enduction déposée n'est pas passée au travers du tissu.

La perméabilité à l'air du tissu enduit est alors mesurée à 2,58 x 10 ^"5 l/m ² /s (mesure selon la méthode décrite supra).

On enduit la seconde face du tissu de verre d'une dispersion aqueuse de PVA et de nutriments pour cellule eucaryote ou procaryote, d'extrait sec de 18%, par la méthode racle sur cylindre. L'emport est de 20 g/m ² . Le PVA pourra se solubiliser en moins de 5 min lorsque la pièce sera déposée à la surface d'un milieu aqueux, face pourvue du polymère hydrosoluble au contact de ce milieu aqueux.

Exemple 3 :

On mélange sous agitation (750 tr/min) dans 1 L d'eau à 25°C, 15 g d'Agar Agar pendant 30 min. Au fur et à mesure de l'incorporation un gel non homogène se forme. Pour favoriser l'homogénéisation, il est préférable de monter la préparation à 70°C - 80°C.

La solution hydrocolloïde obtenue est refroidie et lorsque la température est inférieure à 40°C, elle est alors appliquée selon le mode d'enduction type « racle sur cylindre » sur un tissu de verre de 125 g/m ² composé de fils de verre de 1 1 tex et 34 tex préalablement nettoyé afin qu'il ait un niveau de pureté conforme à l'invention. Pour ce faire le tissu est désensimé et désencollé au préalable thermiquement de façon dynamique au travers d'un caraméliseur à air chaud à 600°C pendant 2 min. Le taux de résidu obtenu est de 0,03% et sa perméabilité à l'air est mesurée à 20 l/m ² /s.

Le réglage de l'entrefer entre la racle et le tissu est tel que l'emport est de l'ordre de 10 g/m ² .

Le tissu enduit est séché en étuve sèche 1 min à 120°C, pour obtenir une humidité résiduelle inférieure à 10% en poids. Une analyse IRTF de la face opposée du revêtement d'hydrogel met en évidence qu'il n'y a pas eu transfert sur l'autre face lors de l'étape d'enduction où on ne constate pas la présence de ses pics caractéristiques à 3398 cm ^"1 , 2900 cm ^"1 et 1067 cm ^"1 (Figure 2). La perméabilité à l'air du tissu enduit est alors mesurée à 1 ,46 x 10-5 l/m ² /s.

On enduit la seconde face du tissu de verre d'une dispersion aqueuse de PVA et de nutriments pour cellule eucaryote ou procaryote, d'extrait sec de 18%, par la méthode racle sur cylindre. L'emport est de 20 g/m ² . Le PVA pourra se solubiliser en moins de 5 min lorsque la pièce sera déposée à la surface d'un milieu aqueux, face pourvue du polymère hydrosoluble au contact de ce milieu aqueux.

Exemple 4 :.

On utilise un tissu lourd composé de fils de verre 68 tex. On effectue un désensimage par lavage à l'eau à 80°C, puis thermique en dynamique à radians 595-610°C : on arrive à des taux de résidus de 0,025% en 30 sec.

Le tissu est ensuite revêtu d'une couche d'environ 15 g/m ² d'une dispersion aqueuse de gomme de Guar à 2% d'extrait sec par héliogravure à l'aide d'un cylindre gravé en creux, suivi d'un passage dans un tunnel de séchage pour évaporer l'eau. La couche ainsi déposée est circonscrite à cette seule face comme le démontre des analyses par IRTF de la face opposée où aucun des pics caractéristiques du Guar n'est identifié (2928 cm ^"1 et 809 cm ^"1 , Figure 3). La perméabilité du tissu est alors de 0.94 l/m ² /s.

On enduit la seconde face du tissu de verre d'une dispersion aqueuse de PVA et de nutriments pour cellule eucaryote ou procaryote, d'extrait sec de 18%, par la méthode racle sur cylindre. L'emport est de 20 g/m ² . Le PVA pourra se solubiliser en moins de 5 min lorsque la pièce sera déposée à la surface d'un milieu aqueux, face pourvue du polymère hydrosoluble au contact de ce milieu aqueux.

Exemple 5 :

On mélange sous agitation (750 tr/min) dans 1 L d'eau à 25°C, 50 g de caroube. Au fur et à mesure de l'incorporation un gel non homogène se forme. Pour favoriser l'homogénéisation, il est préférable de poursuivre l'agitation jusqu'à 1200 tr/min pendant 20 minutes..

La solution hydrocolloïde obtenue de viscosité Brookfields de l'ordre de 25 000 cP à

12 tr/min est alors appliquée selon le mode d'enduction type « racle sur cylindre » sur un tissu de verre de 125 g/m ² composé de fils de verre de 1 1 tex et 34 tex préalablement nettoyé afin qu'il ait un niveau de pureté conforme à l'invention. Pour ce faire le tissu est désensimé et désencollé au préalable thermiquement de façon dynamique au travers d'un four à radians à 620°C pendant 2 min. Le taux de résidu obtenu est de 0,035% et sa perméabilité à l'air est mesurée à 14 l/m ² /s. Le réglage de l'entrefer entre la racle et le tissu est tel que l'emport est de l'ordre de 10 g/m ² .

L'analyse par IRTF effectuée sur la face opposée du revêtement d'hydrogel met en évidence qu'il n'y a pas eu transfert sur l'autre face lors de l'étape d'enduction. L'absence des pics à 3559 cm-1 et 845 cm-1 caractéristiques de cet hydrogel l'atteste.

La perméabilité à l'air du tissu enduit est alors mesurée à 2.58 x 10 ^~5 l/m ² /s.

On enduit la seconde face du tissu de verre d'une dispersion aqueuse de PVA et de nutriments pour cellule eucaryote ou procaryote, d'extrait sec de 18%, par la méthode racle sur cylindre. L'emport est de 20 g/m ² . Le PVA pourra se solubiliser en moins de 5 min lorsque la pièce sera déposée à la surface d'un milieu aqueux, face pourvue du polymère hydrosoluble au contact de ce milieu aqueux.