Swelling properties of agarose gels

Laboratoire de spectrométrie physique, CNRS associate laboratory URA 008, université J-Fourier de Grenoble, BP 87, 38402 Saint-Martin-d'Hères cedex France

Abstract

Agarose hydrogels, which are composed of electrically neutral rigid rods, can deswell over a wide range of concentration. On being replaced in excess water, subsequent recovery both of their volume and their elastic modulus is, within experimental error, reversible. Here we describe some of the properties that the gels display upon deswelling:

• 1

  In conditions of uniaxial deswelling the gel undergoes a phase transition, which can be followed by analysing the concentration gradient generated in the sample.

• 2

  The mechanical properties of the deswollen gel are strongly anisotropic.

• 3

  The effective osmotic Poisson ratio σ_os = - (Δλ_┴/Δλ_||) is negative, where Δλ_┴ and Δλ_|| are the relative compressions of the sample in the directions perpendicular and parallel to the applied stress.

• 4

  With polarised incident light, the light scattered at 90° displays a fringe pattern, the period of which provides a measure of the birefringence.

Résumé

Les hydrogels d'agarose sont composés de bâtonnets rigides et électriquement neutres. On peut dégonfler ces gels dans une grande gamme de concentration et, par la suite, de manière pratiquement réversible, retrouver à la fois leur volume et leur module élastique initiaux. Dans cette communication nous décrivons quelques unes des propriétés relatives au dégonflement des gels:

• 1

  Dans des conditions de dégonflement uniaxe le gel subit une transition de phase, que l'on peut suivre en analysant le gradient de concentration engendré dans l’échantillon.

• 2

  Les propriétés mécaniques du gel dégonflé sont fortement anisotropes.

• 3

  Le rapport de Poisson osmotique effectif σ_os = - (Δλ_┴/Δλ_||) est négatif, où Δλ_┴ et Δλ_|| sont des déformations relatives de l'échantillon perpendiculaire et parallèle à la contrainte

• 4

  Dans un faisceau de lumière polarisée, la lumière diffusée à 90° présente des franges dont la période permet de calculer la biréfringence du gel anisotrope.