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Des agents de comblement facial élastiques inspirés des insectes sauteurs bientôt disponibles?

Grâce à une élasticité incroyable, les puces peuvent sauter et les moustiques battre leurs ailes 600 fois par seconde. Un polymère élastique (élastomère) produit en utilisant uniquement un petit fragment de cette protéine naturelle, la résiline, mettra cette élasticité à la disposition de nombreuses applications à des prix compétitifs.

Recherche fondamentale
Santé

La résiline est une protéine semblable au caoutchouc naturel avec une élasticité exceptionnelle essentielle aux systèmes de vol et de saut des insectes. Elle est normalement désordonnée; en réponse au stress, elle devient organisée, et élastique. Les scientifiques ont récemment découvert qu’ils pouvaient reproduire ce comportement en utilisant seulement une petite partie du peptide d’origine. Le projet MINIRES, financé par l’UE, leur a permis d’ouvrir la voie à une production à grande échelle de bioélastomères innovants pour les secteurs des plastiques, de la biomédecine et des soins personnels à une fraction du coût actuel.

Réduire le rebond élastique des insectes à plusieurs acides aminés

Les halogènes comprennent le fluor, le chlore, le brome et l’iode. Le remplacement d’un hydrogène par un halogène (halogénation) est une réaction très importante en chimie organique. Au cours de la dernière décennie, son rôle dans la production de biogels a attiré une attention croissante. Pierangelo Metrangolo, coordinateur du projet du Politecnico di Milano explique: «Nous nous sommes concentrés sur une unité répétitive bien conservée de sept acides aminés dans la résiline. En halogénant stratégiquement cette unité avec deux bromes, nous avons démontré l’émergence d’un comportement viscoélastique qui ressemble à celui de la protéine complète et qui n’est pas observé dans le peptide naturel.» Cette halogénation a conduit à un arrangement plus organisé du peptide, qui lui a ensuite permis de former des fibrilles qui ont abouti à un hydrogel dense. Le gel, fait de l’heptapeptide, présentait des propriétés viscoélastiques et auto-cicatrisantes ressemblant à celles de la protéine de résiline complète.

Réduire le coût et la complexité de la production

Pierangelo Metrangolo poursuit: «Les élastomères disponibles dans le commerce sont actuellement de gros polymères complexes dont l’élasticité dépend de la liaison covalente entre les sous-unités, généralement introduite par des réactions chimiques ou induites par la lumière. Dans notre peptide très court, nous comptons sur des réticulations physiques créées exploitant les atomes d’halogène comme sites “collants”. Cette structure moléculaire simple est facile et peu coûteuse à produire.» Les scientifiques ont augmenté la synthèse du peptide de l’échelle de laboratoire à l’échelle de 10 grammes à un coût prévu 100 fois inférieur à celui de la production de protéines complètes.

Un monde d’opportunités

MINIRES a abouti à un brevet pour cette technologie. L’équipe a identifié trois opportunités de marché importantes: les charges d’injection faciale et les produits de soins capillaires, les élastomères thermoplastiques et la biomédecine. Le segment des produits de soins personnels et cosmétiques biologiques devrait atteindre 19,8 milliards de dollars d’ici 2022, dont les produits de soin représentent plus de 30 %, suivis par les soins capillaires. La découverte fortuite que le peptide bromé prévient les dommages UVA améliore l’attractivité des soins de la peau. Les propriétés supérieures et les faibles coûts des gels MINIRES pourraient faire du groupe un acteur de premier plan sur le vaste marché des polymères thermoplastiques dans le monde. Enfin, les peptides MINIRES pourraient être utilisés dans les dispositifs médicaux et les bioéchafaudages. MINIRES est peut-être terminé, mais l’innovation et la découverte sont florissantes. «Au cours du projet, nous avons également découvert que notre peptide bromé peut être combiné avec succès avec d’autres biomacromolécules. De nouveaux matériaux hybrides aux performances améliorées et aux propriétés personnalisées seront au centre des futures recherches», explique Pierangelo Metrangolo. L’équipe a récemment remporté le défi d’innovation 2017 Switch2Product qui apporte un soutien pour apporter les idées innovantes sur le marché, et Pierangelo Metrangolo se lance désormais pour fournir de nouvelles macromolécules bio-inspirées avec des propriétés finement ajustées pour les applications cibles.

Mots‑clés

MINIRES, peptide, protéine, élastique, élasticité, polymère, résiline, acide aminé, brome, halogène, organique, élastomère, thermoplastique, cosmétique, auto-assemblage, biogel, bromation

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