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Des chercheurs développent un tapis en fibre qui absorbe la pollution chimique


Des chercheurs de l'UC Berkeley et de l'Université Northwestern ont créé un tapis qui peut littéralement absorber la pollution. Le matériau peut «maintenir certaines protéines actives en dehors de la cellule».

Cette découverte est une avancée majeure dans la recherche sur les systèmes vivants qui, depuis des années, n'a pas réussi à combiner des protéines avec des composants synthétiques. Cette dernière recherche démontre une nouvelle façon unique de maintenir les protéines actives en dehors de leur environnement natif.

Cette nouvelle méthode a des applications dans les zones de guerre ou les sites contaminés où elle pourrait fournir des réactions biochimiques à la demande. «Nous pensons avoir déchiffré le code d'interfaçage des systèmes naturels et synthétiques», a déclaré Ting Xu, auteur de l'étude et professeur à l'UC Berkeley.

Les protéines sont généralement difficiles et ne réagissent pas bien lorsqu'elles sont retirées de leur environnement d'origine. Pour bien fonctionner, les protéines ont souvent besoin de rester dans des formations très particulières, ces postures de fonctionnement sont souvent atteintes à l'aide d'autres protéines.

Pour essayer de reproduire ces conditions spécifiques, le laboratoire a analysé les séquences et les surfaces de protéines récurrentes pour essayer de trouver un moyen de créer un polymère synthétique capable de fournir tout ce dont les protéines particulières ont besoin pour continuer à fonctionner.

«Les protéines ont un modèle statistique très bien défini, donc si vous pouvez imiter ce modèle, alors vous pouvez marier les systèmes synthétiques et naturels, ce qui nous permet de fabriquer ces matériaux», a déclaré le premier auteur de l'étude, Brian Panganiban.

Dans une expérience complexe, l'équipe de chercheurs a créé des hétéropolymères aléatoires. Les hétéropolymères sont définis comme «un polymère dérivé de deux ou plusieurs types de monomères différents (mais souvent similaires)».

Le laboratoire a nommé ces hétéropolymères aléatoires comme des RHP composés de quatre types de monomères. Chacune de ces quatre sous-unités monomères est conçue spécifiquement pour interagir avec la surface de la protéine d'intérêt.

Ces RHP ont ensuite été testés de manière approfondie pour montrer qu’ils pouvaient interagir favorablement avec les protéines sélectionnées et conduire à une stabilité de la protéine à l’extérieur de la cellule. Une fois cela établi, l'étape suivante consistait à tester si RHP pouvait créer des matériaux à base de protéines pour la biorestauration des produits chimiques.

Cette partie de l'étude a été financée par le ministère de la Défense des États-Unis qui a un intérêt significatif dans le succès de la recherche. Pour compléter le test, les scientifiques ont mélangé du RHP avec une protéine appelée organophosphore hydrolase (OPH), qui a la capacité de dégrader les organophosphorés toxiques présents dans les produits chimiques toxiques tels que les insecticides et les agents de guerre chimique.

Les tapis de fibre font leurs preuves

La combinaison RHP / OPH a été utilisée pour former des nattes de fibres. Lorsque ces tapis ont été exposés à un insecticide courant, les chercheurs ont été ravis de découvrir que les tapis pouvaient avec succès dégrader une partie de l'insecticide.

En quelques minutes, les nattes avaient réussi à dégrader une quantité du produit chimique d'environ un dixième du mat de fibres total. Avec des travaux supplémentaires, cette recherche pourrait conduire au développement de tapis plus grands qui ont des applications dans la guerre chimique et le nettoyage des risques biologiques.

L'étude a été publiée dans le numéro de mars 2018 de la revue Science.


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