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Du neuf pour la fabrication de films multicouches

Les nanocristaux de chitine permettent la fabrication de films nanométriques bio-sourcés avec des architectures dont les propriétés peuvent être modulées.

Représentation schématique de la construction du film multicouche
Mis à jour le 15/09/2014
Publié le 08/09/2014

La chitine est le deuxième polysaccharide le plus abondant dans la nature, existant principalement dans les exosquelettes de crabes, des crevettes, et des insectes. De façon similaire à la cellulose, des nanocristaux sous forme de petits bâtonnets peuvent être isolés par l’hydrolyse acide des fibres. Son abondance naturelle, ses propriétés biodégradables, biologiques et physico-chimiques font de la chitine un bon candidat pour la modification des surfaces et pour la fabrication de dispositifs structuraux à l’échelle moléculaire. Grâce aux techniques d’assemblage moléculaire, les nanocristaux peuvent être utilisés comme briques élémentaires pour la construction d’architectures d’épaisseur contrôlée.

À l’unité BIA (centre INRA Angers-Nantes), l’interaction entre les nanocristaux de cellulose et un autre polysaccharide naturel issus des plantes, le xyloglucane, a été mise à profit pour la fabrication de films multicouches développant notamment des propriétés optiques. Par analogie avec la cellulose, les nanocristaux de chitine ont montré une bonne affinité envers le xyloglucane, ce qui a permis de construire des films multicouches colorés entièrement naturels par la technique du couche-par-couche. Le dépôt d’un film de dimensions nanométriques modifie les propriétés de la surface ; en déposant des couches successives de nanocristaux de chitine et de xyloglucane, Lorsque le film atteint une épaisseur de l’ordre de 70 nm à 150 nm, la surface développe une couleur sans colorant appelée « couleur structurale », en raison d’un phénomène d’interférence des ondes lumineuses.

Image de microscopie électronique en transmission des nanocristaux de chitine © Inra
Image de microscopie électronique en transmission des nanocristaux de chitine © Inra
Ces travaux ont également permis la caractérisation des interactions entre le xyloglucane et les nanocristaux de chitine pour l’utilisation de ces polymères naturels comme nouveaux blocs de construction pour la fabrication de multicouches modulables. La « couleur structurale »  permettra par exemple de développer des dispositifs plus rapides et efficaces pour de différentes applications comme la détection enzymatique.
Ces travaux ont été réalisés dans le cadre du projet régional Pays de la Loire MATIÈRES et grâce à la bourse AgreenSkills (Programme People Marie-Curie FP7 COFUND).

 
References
Villares A, Moreau C, Capron I, Cathala B. Chitin Nanocrystal-Xyloglucan Multilayer Thin Films. Biomacromolecules, 2014, 15, 188-194.
Villares A, Moreau C, Capron I, Cathala B. Impact of Ionic Strength on Chitin Nanocrystal-Xyloglucan Multilayer Film Growth. Biopolymers, 2014, 101, 924-930.

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Caractérisation et élaboration des produits issus de l’agriculture
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