23.07.2026 by Aileen Sammler
Rhéodialyse : contrôle simultané des paramètres chimiques et de la contrainte de cisaillement grâce au rhéomètre Kinexus d’ NETZSCH
Comment les matériaux réagissent-ils lorsque la composition chimique et le cisaillement varient simultanément ? Découvrez la rhéodialyse avec le rhéomètre Kinexus d’ NETZSCH!
Découvrez la nouvelle solution de rhéodialyse
Les matériaux souples sont rarement soumis à des forces mécaniques de manière isolée.
Dans les processus réels, le cisaillement et les propriétés chimiques évoluent simultanément.
Jusqu’à présent, les rhéomètres rotatifs disponibles dans le commerce permettaient de contrôler la contrainte et la déformation mécaniques, mais pas l’environnement chimique de manière dynamique pendant l’essai. Cela constituait un angle mort dans la compréhension des gels, des biopolymères, des produits pharmaceutiques, des systèmes alimentaires et des matériaux biologiques.
Grâce au nouveau solution de rhéodialyse pour le NETZSCH rhéomètre rotatif Kinexus, cette lacune a été comblée.
Pourquoi est-ce important ?
Prenons l'exemple d'un hydrogel d'alginate utilisé pour encapsuler un principe actif pharmaceutique.
Dès que le matériau entre en contact avec des ions calcium, il commence à passer de l'état liquide à l'état de gel. Parallèlement, des processus de diffusion se produisent, la structure change et ses propriétés mécaniques évoluent en permanence.
Jusqu’à présent, les chercheurs pouvaient généralement surveiller soit les changements chimiques, soit la réponse rhéologique. Étudier les deux simultanément dans des conditions réalistes restait extrêmement difficile.
La rhéodialyse change la donne. Elle permet aux chercheurs d’observer la réponse mécanique d’un matériau tandis que son environnement chimique évolue en temps réel, ce qui rapproche considérablement les mesures en laboratoire des conditions réelles.
Une initiative d'innovation collaborative : les universités de Liverpool et de Durham et NETZSCH
La rhéodialyse a été mise au point par l’université de Liverpool (Dr Anders Aufderhorst-Roberts) et l’université de Durham (Prof. John Girkin et Dr Lai Zhang) en étroite collaboration avec NETZSCH Analyzing & Testing.
L’objectif était clair : permettre le contrôle simultané de l’environnement chimique et des forces mécaniques lors des essais rhéologiques. Plutôt que de commercialiser ce système sous forme de solution fermée, les partenaires ont opté pour une approche open source, rendant ainsi le concept accessible à la communauté scientifique.
La technique de rhéodialyse répond à un défi fondamental : les stimuli chimiques et mécaniques agissent rarement de manière indépendante. Dans les systèmes biologiques et industriels, ils agissent en synergie.
Qu'est-ce que la rhéodialyse ?
La rhéodialyse intègre une cellule d'écoulement spécialement conçue, dotée d'une membrane poreuse, à la base d'un rhéomètre rotatif Kinexus d'NETZSCH.
À travers cette membrane , des tampons, des solvants, des acides, des enzymes et de l'Ionic sont introduits dans l'échantillon par diffusion passive.
Parallèlement, des essais rhéologiques standard – oscillatoires, de cisaillement, à contrainte contrôlée – sont réalisés.
Résultat :
un suivi en temps réel des propriétés rhéologiques alors que l’environnement chimique évolue de manière dynamique.
Aucune détérioration de l’échantillon due à un écoulement direct. Aucune interruption de la mesure.
Pourquoi parle-t-on de « rhéodialyse » ?
Pourquoi s'appelle-t-elle rhéodialyse?
Ce terme combine deux concepts :
- la rhéologie – l’étude de l’écoulement et de la déformation des matériaux
- la dialyse – le transport contrôlé de molécules à travers une membrane
Tout comme la dialyse permet à certaines substances de traverser une membrane tout en retenant d’autres, la rhéodialyse permet un échange chimique contrôlé avec un échantillon pendant une mesure rhéologique.
Cela permet de simuler des processus tels que la diffusion ionique, l’échange de solvants, l’exposition aux enzymes, les variations de pH ou le transport de nutriments, tout en surveillant en continu le comportement du matériau.
Pourquoi est-ce important pour les matériaux souples ?
Presque tous les matériaux souples sont sensibles à :
- aux contraintes mécaniques
- aux environnements chimiques
- Les processus de diffusion dépendants du temps
Exemples :
- La formation et la dégradation des caillots sanguins
- Gélification de l'alginate
- Digestion des aliments dans les conditions gastriques
- Libération de médicaments sous l'effet d'un cisaillement physiologique
- Crèmes et cosmétiques exposés à la salinité ou à des enzymes
Intégrer les processus réels dans le rhéomètre
De nombreux matériaux souples sont conçus pour s'adapter à leur environnement.
Par exemple :
Hydrogels d’alginate
L’alginate, issu des algues, est largement utilisé dans l’administration de médicaments, l’ingénierie tissulaire et l’encapsulation cellulaire. Lorsqu’il est exposé à des ions calcium, le matériau se gélifie par réticulation d Ionic. La rhéodialyse permet aux chercheurs de suivre ce processus de gélification en temps réel tout en mesurant l’évolution des propriétés viscoélastiques.
Études sur la digestion des aliments
Les structures alimentaires ne subissent pas seulement une déformation mécanique lors de la consommation. Elles sont simultanément exposées à des variations de pH, à des sels et à des enzymes digestives. La rhéodialyse permet aux chercheurs d’étudier comment la texture et la structure des aliments évoluent dans des conditions qui se rapprochent davantage de la digestion.
des formulations pharmaceutiques Les systèmes d’administration de médicaments reposent souvent sur des processus régis par la diffusion. Grâce à la rhéodialyse, les chercheurs peuvent étudier comment les solutions tampons, les ions ou d’autres réactifs influencent la structure du matériau et son comportement de libération lorsque des forces mécaniques sont appliquées.
Ces exemples montrent pourquoi le contrôle simultané de la chimie et du cisaillement peut fournir des informations que les mesures rhéologiques conventionnelles ne permettent pas de saisir.
Grâce à la rhéodialyse, les chercheurs peuvent :
Identify ✔ Contrôler les vitesses de diffusion chimique via les réglages de la pompe et l’
de la concentration ✔ Déterminer avec précision les points de gélification lors d’un échange d’ Ionic
✔ Modéliser plus précisément les conditions de traitement réelles
Comme le montre le nouveau livre blanc, la convergence des angles de phase oscillatoires à différentes fréquences permet de déterminer avec précision le point de gélification exact lors d’un échange d’ Ionic s in situ.
Téléchargez le livre blanc ici :
Principaux avantages du rhéomètre Kinexus d'NETZSCH
La rhéodialyse est conçue exclusivement pour la plateforme modulaire Kinexus :
- Intégration transparente dans les systèmes existants
- Haute sensibilité pour les mesures de cisaillement et axiales
- Concept de cartouche «plug-and-play» pour les laboratoires multi-utilisateurs
Elle transforme un rhéomètre standard en une plateforme d'essais chimico-rhéologiques dynamiques.
La rhéodialyse ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour :
- Suivi de la cinétique de gélification des polymères
- La simulation de la digestion d’aliments structurés
- L'étude des mécanismes de libération des principes actifs pharmaceutiques
- Étudier la dégradation des adhésifs sous une contrainte combinée chimique et mécanique
- Explorer la réponse des matériaux biologiques dans des environnements contrôlés
Cela ouvre une nouvelle dimension expérimentale : tester les matériaux dans les conditions réelles d’utilisation.
Pour en savoir plus, consultez le livre blanc
Le contexte technique complet, le montage expérimental et les exemples d'application sont décrits dans le nouveau livre blanc :
Personnaliser, intégrer, innover
En matière d'essais rhéologiques, il n'existe pas de solution universelle. C'est pourquoi le NETZSCH rhéomètre rotatif Kinexus est conçu comme une plateforme ouverte offrant une flexibilité maximale :
✔️ Intégrez des outils tiers.
✔️ Fixez des accessoires personnalisés.
✔️ Développez conjointement de nouvelles solutions logicielles avec nos experts en NETZSCH.
La rhéodialyse n’est qu’un exemple parmi d’autres de ce que permet une collaboration étroite entre les équipes de recherche et l’industrie. Si vous souhaitez que votre application fasse l’objet de notre prochaine étude de cas sur l’innovation, n’hésitez pas à nous contacter !
