Vers un monde équitable et durable

L'étude a été menée à la Faculté de Chimie Schulich sous la direction du Professeur adjoint Nadav Amdursky, chef du Laboratoire de biopolymères et de bioélectronique, et des étudiants en doctorat Ramesh Nandi et Yuval Agam. Selon le Professeur Amdursky, "la tendance écologique mondiale actuelle n'a pas épargné l'industrie, et de nombreux groupes dans le monde travaillent sur de nouvelles solutions qui limiteront la pollution causée par la production de matériaux synthétiques et parleur présence même. L'une des options est, bien sûr, l'utilisation de matériaux naturels, et le grand défi est de les adapter aux besoins."

Les deux principales approches de la chimie respectueuse de l'environnement sont la chimie environnementale - la création de matériaux respectueux de l'environnement ; et la chimie durable - la production basée sur des matériaux dégradables disponibles et des processus à haut rendement énergétique. La présente recherche intègre les deux approches dans un processus de production respectueux de l'environnement qui donne des produits écologiques dans le contexte des polymères conducteurs.

Les polymères sont de longues chaînes constituées de milliers de blocs de construction appelés monomères. Les fibres de soie, de laine et de coton sont des exemples de polymères naturels, tandis que le nylon et le PVC sont des polymères synthétiques. Les polymères conducteurs sont un sous-groupe de polymères, et ils servent à une grande variété d'applications : électronique, stockage d'énergie, piles à combustible, médecine, etc. Ces polymères sont actuellement produits à l'aide de procédés coûteux et polluants en raison de l'utilisation de dérivés du pétrole, du gaz et de combustibles fossiles.

L'alternative proposée par l'équipe de recherche du Technion est celle des polymères protéiques - des molécules présentes dans différents tissus biologiques tels que les fibres de soie et de laine, les toiles d'araignée, les cheveux et les ongles. Ici, il s'agit de produits dérivés de l'industrie alimentaire qui, autrement, seraient jetés comme des déchets. Selon le Professeur Amdursky, "l'idée d'utiliser des protéines pour créer des polymères conducteurs est née de la fonction unique des protéines dans la nature - elles sont exclusivement responsables du transport de divers molécules porteuses de charge dans la flore et la faune ;par exemple, dans la respiration cellulaire ou dans la photosynthèse des plantes."

Les chercheurs ont créé des films polymères transparents à haute conductivité. Ces films sont adaptés aux applications biologiques et biomédicales car ils sont non toxiques. Ils sont biodégradables dans le corps humain et peuvent être étirés jusqu'à environ 400% de leur longueur initiale, sans que leurs propriétés électriques ne soient altérées de manière significative. Leur conductivité est l'une des plus élevées détectées dans les matériaux biologiques.

Selon le Professeur Amdursky,"la production du film dans le cadre de notre recherche était un procédé unique, spontané, peu coûteux, rapide, économe en énergie et non polluant. Dans l'article, nous démontrons l'utilisation du film comme "peau artificielle" qui surveille de manière non invasive les signaux électrophysiologiques. Ces signaux jouent un rôle significatif dans l'activité cérébrale et musculaire, et leur surveillance externe est donc un défi très important."

Le Professeur Amdursky souligne qu'étant donné que cette technologie est conçue pour être appliquée et commercialisée, "les considérations économiques sont essentielles et, par conséquent, il est primordial de réduire les coûts des processus de production afin d'obtenir un produit qui soit compétitif, également en termes de prix, avec les polymères à base de pétrole, et heureusement, nous y sommes parvenus. À cela s'ajoute la réduction des dommages environnementaux dans la phase de production ainsi que pendant l'utilisation. Le nouveau polymère est entièrement biodégradable en moins de 48 heures, contrairement aux polymères synthétiques, qui ne sont pas biodégradables et qui, par conséquent, polluent notre planète."

La recherche a été parrainée parle Gutwirth Fund (Ramesh Nandi a reçu une bourse), la United States - Israel Binational Science Foundation, le Ministère des Sciences et de la Technologie, et une bourse de recherche PhosAgro/UNESCO/IUPAC en chimie verte. Les chercheurs remercient le Nancy and Stephen Grand Technion Energy Program (GTEP)pour son soutien financier par le biais du programme NEVET, et le Russell Berrie Nanotechnology Institute (RBNI) pour l'utilisation de l'infrastructure de recherche de l'Institut.

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