2025-01-22 20:01:00
L’un des plus beaux mots de la science est hasardnon seulement à cause de la musicalité de ses syllabes mais à cause de ce qu’elle représente. Faire une découverte par hasard, c’est la trouver par hasard, au moment le moins attendu. Bien qu’en plus du bon moment et du bon endroit, il existe un facteur déterminant qui doit se produire pour que le moment « Eurêka » arrive, qui est avoir les connaissances nécessaires pour comprendre ce qui se passe. C’est pour cette raison que lorsque la science parle de hasard, on ne parle pas seulement de chance, mais aussi de savoir en profiter.
Et c’est ce qu’a fait Marco Lo Presti en récurant les casseroles et les poêles de son laboratoire. Marco travaillait sur la création adhésifs extrêmement puissants en utilisant un composant naturel appelé fibroïne. Cette protéine, produite par certaines espèces d’insectes et d’arthropodes, est une substance fibreuse qui, délicatement entrelacée, forme le c’est naturelque les insectes utilisent pour former le cocon où ils vont se métamorphoser ou les araignées pour attraper leurs proies. Depuis environ 3 500 ans, les humains utilisent ces fibres naturelles pour créer des vêtements de luxe très prisés pour leur toucher et leur qualité. Bien que ces dernières années, de nombreuses autres utilisations aient été trouvées pour la soie, allant de l’architecture à la biomédecine.
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Les marchés de la soie sont d’imposants bâtiments dans lesquels ces matériaux et d’autres étaient commercialisés. Les sculptures en pierre élaborées, comme celles que l’on peut voir au marché de Valence, montrent l’importance de la soie en tant qu’article de luxe dans la société de l’époque.
La soie est une matière très résistante, c’est pourquoi elle a également été utilisée dans un contexte de guerre pour la création de parachutes et gilets pare-balles (jusqu’à la Première Guerre mondiale), ainsi que des sacs de poudre d’artillerie. En revanche, il est biocompatible, ce qui signifie que l’organisme ne cherche pas à l’attaquer lorsqu’il est utilisé à des fins médicales. Ce fait avait déjà été observé par Claudius Galen Nicon de Pergame au IIIe siècle, qui expliquait que lorsqu’un gladiateur romain souffrait d’une coupure à l’un de ses tendons, l’idéal était de chercher des tissus de soie pour les recoudre ensemble. Actuellement, des préparations spéciales à base de soie ou de matériaux synthétiques similaires sont encore utilisées pour création de prothèses et comme fil de suture non résorbable.
Recréer la toile de Spiderman
Ce que Marco a observé au fond du flacon n’avait rien à voir avec des tissus de soie luxueux ou du matériel de guerre ou médical. Alors que je versais de l’acétone pour nettoyer le matériau des débris organiques, la fibroïne avec laquelle je travaillais a commencé à tourbillonner dans un tourbillon. nuage blanchâtre. Et puis, une idée lui traversa l’esprit. Le « moment Eurêka » était arrivé.
Marco travaillait depuis des mois à la création d’une solution stable de fibronectine. Pour ce faire, il a mélangé les ingrédients nécessaires selon des protocoles complexes et a délicatement effectué chacun des mouvements et agitations de la solution. Une fois le liquide créé, Marco a ajouté de la dopamine pour recréer le même processus qu’ils suivent des animaux comme les balanes pour créer la colle avec laquelle adhérer aux roches. Cependant, les résultats n’étaient pas exactement ceux attendus.
Pour former l’adhésif, la fibroïne doit être disposée de manière à former de longs appels. polymères. Cependant, en suivant toutes les étapes pour créer la solution, les polymères formés n’étaient pas aussi longs que dans la nature. Par conséquent, en ajoutant de la dopamine, même si L’adhésif était puissant, il n’atteignait pas le niveau des balanes dans la nature. Désormais, lors du nettoyage des conteneurs avec lesquels il travaillait, Marco a ajouté un composant supplémentaire qui n’apparaissait dans aucun protocole : l’acétone.
Pendant qu’il lavait les flacons, il a remarqué que, lors de l’ajout d’acétone, un nuage blanc s’était créé au fond de certains d’entre eux et, au lieu de continuer le nettoyage, il a décidé de s’arrêter pour observer ce qui se passait. Un autre chercheur n’y aurait peut-être pas accordé d’importance ou aurait supposé qu’une partie du détergent était entrée en contact avec le mélange. Mais pas Marco. Marco a analysé le petit nuage et a découvert que des fibres de fibroïne s’étaient formées que j’avais pourchassé. Heureux hasard.
L’astuce chimique qui s’était produite dans le flacon et que Marco a pu constater était que l’acétone séparait très efficacement la fibroïne de l’eau. Autrement dit, il a eu sécher les fibres et, une fois séchés, ils se lièrent ensemble, créant le polymère qu’il recherchait.
Des centaines d’heures d’études économisées
La prochaine chose que je devais réaliser était de tourner et tisser les fibres à une épaisseur appropriée. Pour ce faire, les araignées effectuent une série de mouvements très précis et délicats avec leurs pattes postérieures, ce qui serait anatomiquement impossible pour Marco. Maintenant, ce que je pouvais faire, c’était ajouter de la dopamine (une hormone qui permet aux fibroines de s’unir comme s’il s’agissait de pièces de Lego) et ajouter de l’acétone en même temps pour voir si elles pouvaient déclencher la fibre. Pour ce faire, ils ont utilisé une aiguille coaxiale, c’est-à-dire une aiguille comportant deux canaux, l’un entourant l’autre. Par le canal intérieur, il libérerait la solution contenant de la fibroïne et de la dopamine et, par l’extérieur, de l’acétone. De cette façon, l’acétone séparerait l’eau et s’évaporerait ensuite, ne laissant que les fibres.
Pour rendre les fibres encore plus résistantes, les chercheurs ont ajouté du chitosane, un composant de l’exosquelette de l’insecte, et pour les rendre plus collantes, ils ont réduit leur acidité avec un tampon borate. Selon Marco, grâce à ce protocole étonnant les fibres qui se forment instantanément Ils peuvent soulever des objets jusqu’à 80 fois leur poidsun chiffre non négligeable qui donne lieu à de nouvelles utilisations pour ce matériau.
Utilisations futures de la toile d’araignée
L’axe principal de recherche de Marco est la création de nouveaux adhésifs et, en fait, il continue de travailler à la création de colles capables de fonctionner dans des environnements sous-marins. Cette découverte le rapproche de son objectif, mais ouvre également la porte à des applications très intéressantes. Pouvoir tirer une fibre depuis un appareil, puis adhérer à un objet et le ramasser à distance a des utilisations environnementales aux applications liées à l’exploration spatiale.
Et ce n’est qu’un début, le laboratoire Silklab a d’innombrables applications pour ce biomatériau qui a été perfectionné au cours de 400 millions d’années d’évolution. Par exemple, ils ont une ligne de recherche dans laquelle ils préparent des formulations de soie comestible qui pourraient être utilisées pour enrober certains types d’aliments et augmenter leur durée de conservation. Fiorenzo Omenetto, directeur du laboratoire, est clair : en tant que scientifiques et ingénieurs, leur mission est parcourir les frontières entre l’imaginaire et le possible. C’est justement sur cette fine ligne que la magie opère. Parfois cette ligne est franchie par pur hasard, mais un esprit suffisamment aiguisé est capable d’en profiter et ainsi de repousser les limites de la connaissance humaine.
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