Harry Cohen Tanugi

Des scientifiques viennent de mettre au point un nouveau matériau "super résistant" inspiré des berniques.

En 2015, on a découvert que le matériau biologiquement le plus solide connu était celui des patelles, une espèce de poisson. mollusque marin qui a une coquille conique peu profonde.et que l'on trouve souvent attachée aux rochers.

Ces petits mollusques aquatiques ressemblant à des escargots utilisent une langue hérissée de minuscules dents microscopiques pour racler la nourriture des rochers et l'introduire dans leur bouche. Ces dents contiennent un composite dur mais flexible, qui s'est avéré être bien plus solide que la soie d'araignée et comparable aux substances fabriquées par l'homme, notamment la fibre de carbone et le Kevlar.

Des scientifiques ont réussi à imiter la formation d'une dent de patelle en laboratoire et à l'utiliser pour créer un nouveau biomatériau composite. L'étude, publiée dans la revue Nature Communicationssuggère que ce matériau pourrait être transformé en quelque chose d'extrêmement solide - qui pourrait rivaliser avec la résistance et la flexibilité des matières synthétiques, mais qui pourrait être éliminé sans générer de déchets dangereux.

Une force sans pareille

"Les composites entièrement synthétiques comme le Kevlar sont largement utilisés, mais les processus de fabrication peuvent être toxiques, les matériaux difficiles et coûteux à recycler. Nous avons ici un matériau qui est potentiellement beaucoup plus durable en termes d'approvisionnement et de fabrication, et qui, à la fin de sa vie, peut être biodégradé", explique l'auteur principal. Robin Rumney, de l'école de pharmacie et des sciences biomédicales de l'université.a déclaré dans une déclaration.

Qu'est-ce qui donne à la dent de bernache cette force insurmontable?

Elle réside dans une structure unique contenant un amalgame de fibres souples et serrées d'un matériau d'échafaudage appelé chitine, entrecoupées de fins cristaux d'un minéral contenant du fer appelé goethite. Ces fibres sont entrelacées les unes dans les autres de la même manière que les fibres de carbone peuvent être utilisées pour renforcer le plastique.

Pour les cultiver en dehors de leur environnement naturel, les chercheurs ont mis au point des méthodes permettant de déposer la chitine et l'oxyde de fer, comme dans la dent de bernache, sur du verre enduit de sérum.

Après deux semaines, ils se sont auto-organisés en structures ressemblant à l'organe de la patelle, appelé radula, qui fabrique les dents. Bien que cette puissante régénération ait également été observée chez les éponges, celles-ci n'ont pas l'arrangement "complexe" des tissus et des organes que l'on trouve chez les patelles et autres mollusques.

"J'ai passé six mois à mettre en place ce processus. J'ai passé en revue toutes les permutations auxquelles je pouvais penser concernant les besoins des cellules et leur croissance. C'est très différent de la culture de bactéries ou de cellules cancéreuses qui se développent généralement dans un environnement de laboratoire, nous avons donc dû partir de zéro pour trouver ce qui fonctionnerait", a déclaré Rumney.

Dents de mollusques
Biomatériau inspiré des patelles et coloré avec du bleu de Prusse qui se lie au fer. Source : Dr Robin Rumney, Université de Portsmouth

Remplacement de l'utilisation des plastiques par un substitut biologique

Après avoir réussi à reproduire la formation des dents de patelle, l'équipe a ensuite pu produire des échantillons de biomatériau d'un demi-centimètre de large en minéralisant une feuille de chitine, un sous-produit de l'industrie de la pêche que l'on trouve dans l'exosquelette des crustacés, des crabes et des crevettes.

Ensuite, Rumney et son équipe veulent explorer la possibilité de mettre ces minidisques à l'échelle et de les fabriquer en masse.

"Nous étudions donc les sécrétions des cellules de patelle pour mieux comprendre ce phénomène. Si cela fonctionne bien, nous disposons déjà des données sur les gènes de l'organe, ce qui nous permet d'extraire les gènes intéressants et, espérons-le, de les introduire dans des bactéries ou des levures pour les cultiver à grande échelle", a-t-il déclaré.

"Nous avons un crise du plastique dans les océans Je pense que c'est une belle symétrie que d'apprendre d'une créature marine comment mieux la protéger en remplaçant l'utilisation du plastique par un substitut biologique", a-t-il poursuivi.

Auteur principal de l'article, Professeur Darek Gorecki de l'école de pharmacie et des sciences biomédicales de l'université de Portsmouth, a déclaré : "J'ai commencé ce projet par curiosité, avec pour défi de voir si nous pouvions cultiver des cellules à partir de la radula de la patelle en utilisant les principes appliqués dans mon laboratoire pour la culture des cellules de mammifères.

Il ne s'agissait pas seulement d'une recherche de type "blue-sky", où les applications dans le monde réel ne sont pas immédiatement évidentes, c'était presque un projet "pie dans le ciel". Lorsque cela fonctionne, c'est là que la science est à son meilleur", a-t-il ajouté.



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