Des chercheurs de l'Université Tufts ont mis au point une méthode pour fabriquer des matériaux à base de soie qui refusent de coller à l'eau, ou à presque tout ce qui contient de l'eau d'ailleurs. En fait, la soie modifiée, qui peut être moulée dans des formes comme du plastique, ou enduite sur des surfaces sous forme de film, a des propriétés antiadhésives qui surpassent celles des surfaces antiadhésives généralement utilisées sur les ustensiles de cuisine, et elle pourrait voir des applications qui s'étendent dans un large gamme de produits de consommation, ainsi que des médicaments.

La soie est une fibre naturelle filée par les mites et utilisée depuis des milliers d'années pour fabriquer des tissus durables et fins, ainsi que des sutures chirurgicales pour refermer les plaies.

Plus récemment, les scientifiques ont appris à décomposer les fibres en leur élément protéique de base - la fibroïne de soie - et à les reconstituer en gels, films, éponges et autres formes pour tout créer, des vis orthopédiques implantables aux encres textiles qui changent de couleur en réponse au corps. chimie.

"Ce qui fait de la soie un matériau si unique, c'est non seulement qu'elle peut prendre une large gamme de formes et de formes, mais que l'on peut facilement modifier ses propriétés en modifiant chimiquement la fibroïne de soie", a déclaré Krishna Kumar, professeur de chimie Robinson à Tufts.

"Si nous voulons fabriquer des vis orthopédiques qui sont absorbées par le corps à des vitesses différentes en utilisant de la fibroïne de soie, nous modifions la chimie", a-t-il déclaré. "Si nous voulons créer un capteur sanguin qui détecte l'oxygène, ou le glucose, ou d'autres composants sanguins, nous modifions la chimie. Dans cette étude, nous avons modifié la fibroïne de soie pour repousser l'eau, et nous pouvons le faire d'une manière qui peut 'accorder ' la matière soit plus ou moins déperlante."

L'avance a été rapportée dans la revue ChemBioChem

Transformer la soie en un matériau hydrofuge impliquait de recouvrir la surface de la fibroïne de soie de courtes chaînes chimiques contenant du carbone et du fluor, appelées perfluorocarbures. Ces chaînes sont très stables et ne réagissent pas avec d'autres produits chimiques, ni avec les protéines et autres produits chimiques biologiques dans le corps.

Alors que la surface naturelle de la protéine de soie agit comme un aimant pour l'eau, avec des branches chargées négativement et positivement sur la soie attirant l'eau, une protéine de soie recouverte de perfluorocarbures laisse peu de place à l'eau pour s'y accrocher.

Les perfluorocarbures résistent même à l'attraction causée par d'autres forces qui rassemblent généralement les molécules. La modification du nombre et de la longueur des chaînes de perfluorocarbone sur la protéine de soie peut ajuster son comportement "non collant". Luke Davis, professeur adjoint de chimie, a établi le niveau de fluor requis à la surface de la soie pour présenter un comportement antiadhésif.

La synthèse chimique se fait dans des conditions douces, donc contrairement à la production d'autres substances antiadhésives, le processus de fabrication pourrait être plus sûr, tant pour les travailleurs que pour l'environnement Une fabrication plus sûre et une source biologique renouvelable de matériau cochent deux cases pour la durabilité.

Les chercheurs de Tufts ont mesuré la propriété antiadhésive en observant comment l'eau perle à la surface du matériau, comme la façon dont l'eau roule sur une voiture cirée. En fait, sur de la soie antiadhésive moulée en barres en utilisant le plus haut niveau de perfluorocarbures, l'eau s'enroule en gouttes qui sont arrondies encore plus serrées que sur du téflon.

Ce n'est pas seulement l'eau qui roule sur la soie antiadhésive, mais toute substance contenant de l'eau comme composant principal, qui peut inclure divers aliments, du sang, des cellules et des tissus. Bien qu'ils n'aient pas été testés dans cette étude, les matériaux perfluorés sont également connus pour repousser les huiles.

"La modification des dispositifs médicaux pour prévenir les interactions préjudiciables avec l'eau et d'autres produits biologiques a le potentiel de préserver la force et l'intégrité aussi longtemps que nécessaire", a expliqué Julia Fountain, étudiante diplômée du laboratoire de Kumar et co-auteur de l'article. "La soie est déjà relativement inerte pour le système immunitaire, donc ajuster sa capacité à repousser les cellules ou d'autres substances pourrait la rendre encore plus utile."

Les avantages des surfaces hautement antiadhésives vont bien au-delà des applications médicales. Bien qu'il y ait des inquiétudes concernant les produits chimiques absorbés dans le corps par les revêtements antiadhésifs disponibles dans le commerce, les surfaces antiadhésives à base de soie peuvent offrir une option alternative qui peut être explorée pour sa sécurité relative.

On pourrait également imaginer des pare-brise automobiles où l'eau de pluie s'écoule sans utiliser d'essuie-glaces, des revêtements sur les métaux qui aident à prévenir la rouille ou sur les tissus pour les rendre plus faciles à nettoyer.

"Le succès que nous avons eu avec la modification de la soie pour repousser l'eau prolonge nos succès avec la modification chimique de la soie pour d'autres fonctionnalités, telles que la capacité de changer de couleur, de conduire une charge électrique, ou de persister ou de se dégrader dans un environnement biologique", a déclaré David Kaplan, Stern Family Professeur d'ingénierie à Tufts. "En tant que protéine, la soie se prête bien à la chimie modulaire - la capacité de" brancher "différents composants fonctionnels sur un échafaudage naturel." + Explorer plus loin

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