Nanosketti : des spaghetti de 372 nanomètres filés à partir de farine pour la médecine

Ce que montre l’image ci-dessus ressemble furieusement à des spaghettis. Et c’en est bien - sauf qu’on n’avait encore jamais produit des spaghettis de ce genre.

Des spaghettis plus fins que tout ce qu’on connaissait

Avec seulement 372 nanomètres de diamètre - soit environ 200 fois plus fin qu’un cheveu humain - ces filaments constituent les brins de spaghetti les plus minces jamais observés. Ils sont aussi environ 1 0000 fois plus fins que le célèbre su filindeu de Sardaigne, dont les « brins » atteignent 440 0000 nanomètres de largeur.

Pourtant, ce nouveau « nanosketti » n’a rien d’un aliment. Il s’agit d’un matériau conçu pour la recherche, et plus précisément pour des applications médicales - notamment, à terme, pour favoriser la cicatrisation des plaies, entre autres pistes.

L’idée de faire sortir (par extrusion) des nanofibres minuscules à partir de farine pourrait permettre de moins dépendre de nanofibres végétales obtenues directement à partir de plantes, des matériaux généralement plus coûteux et plus difficiles à produire.

"Pour faire des spaghettis, on pousse un mélange d’eau et de farine à travers des trous métalliques. Dans notre étude, nous avons fait la même chose, sauf que nous avons tiré notre mélange de farine grâce à une charge électrique", explique le chimiste Adam Clancy de l’University College London. "C’est littéralement des spaghettis, mais beaucoup plus petits."

Nanosketti et nanofibres d’amidon : des usages médicaux en vue

Les nanofibres d’amidon présentent de fortes promesses pour plusieurs usages en médecine. Elles sont à la fois souples et dotées d’une grande surface spécifique, tout en étant biodégradables, biocompatibles, poreuses et faciles à modifier chimiquement. En pratique, ces caractéristiques ouvrent la voie à de nombreuses applications, comme l’administration de médicaments, la réparation des plaies, et même la régénération osseuse.

"Les nanofibres, comme celles faites d’amidon, ont un potentiel d’utilisation dans les pansements, car elles sont très poreuses", indique Gareth Williams, spécialiste des matériaux pharmaceutiques à l’University College London.

"En plus, les nanofibres sont étudiées comme support pour faire repousser des tissus, car elles imitent la matrice extracellulaire - un réseau de protéines et d’autres molécules que les cellules construisent pour se soutenir."

De la farine à la nanospaghetti par électrofilage : méthode et limites

Obtenir des nanofibres d’amidon directement à partir de plantes exige un procédé gourmand à la fois en énergie et en eau. Une équipe menée par la chimiste Beatrice Britton (University College London) a envisagé une autre approche : fabriquer ces fibres à partir d’un matériau végétal riche en amidon déjà produit à bas coût partout dans le monde. Autrement dit, la farine.

Mais la farine ne se résume pas à l’amidon. Elle renferme aussi des composants tels que des protéines et de la cellulose, qui rendent l’électrofilage plus complexe. Comme toute personne ayant cuisiné avec de la farine le sait, l’ajout d’eau peut donner une pâte épaisse et collante - parfaite pour un roux, des pâtes ou du pain, mais nettement moins adaptée au filage de nanofibres.

L’électrofilage consiste à utiliser une charge électrique pour attirer et guider un matériau à travers un minuscule orifice. Pour que cela fonctionne avec de la farine, les chercheurs ont dû modifier le protocole : au lieu d’employer de l’eau, ils ont humidifié la farine avec de l’acide formique (c’est quoi, ça ? Des spaghettis pour des fourmis ?) afin de désassembler les petites structures hélicoïdales qui constituent l’amidon. Ensuite, lorsque la matière sort par l’orifice, l’acide s’évapore, ne laissant derrière lui que les « nanospaghettis ».

Les filaments obtenus s’emmêlent rapidement pour former une nappe souple et hydrophile de nanofibres. Cette nappe mesure environ 2 centimètres (0,8 pouce) de large, et chaque filament est trop fin pour être distingué à l’œil nu ; l’équipe l’a donc analysée au microscope électronique à balayage afin de mesurer précisément ce qui avait été filé.

Des matériaux produits de cette façon pourraient représenter une alternative moins chère et plus écologique à ceux fabriqués à partir d’autres nanofibres d’amidon végétal. Avant d’envisager une utilisation plus large, les scientifiques doivent toutefois caractériser ces nanofibres : vitesse de dégradation, interactions avec divers produits chimiques, et faisabilité d’une production à plus grande échelle.

Hélas, comme c’est souvent le cas quand des scientifiques mettent la main sur des pâtes, il n’est pas question de les manger.

"Je ne pense pas que ce soit utile comme pâtes, malheureusement, car elles cuiraient trop en moins d’une seconde, avant même que vous puissiez les sortir de la casserole", estime Williams.

Triste trombone.

Les travaux ont été publiés dans Nanoscale Advances.