Vers de nouveaux plastiques biodégradables et modulables

Des chimistes rennais sont parvenus à étendre les propriétés des PHAs, ces polymères naturels et biodégradables qui offrent une alternative durable aux plastiques d'origine fossile. Les scientifiques leur ont par exemple conféré la propriété d'être solubles dans l'eau, donc facilement éliminables, ou biocompatibles et aptes au transport de médicaments dans l'organisme. Publication signalée comme "Hot article" dans la revue Polymer Chemistry (juin 2021).

Structure chimique des PHAs - Image Njacquel via Wikimedia Commons

Les polyhydroxyalcanoates (PHAs), polymères que l’on trouve à l’état naturel sont produits par fermentation de sucres (sucrose, glucose…), d’amidons ou de lipides (glycérine, triglycérides) par des bactéries. Ils offrent une large gamme de propriétés thermiques, mécaniques et de (bio)dégradabilité qui dépendent essentiellement de la nature chimique des groupements latéraux de part et d’autre des chaînes qui les composent.

Les PHAs représentent une alternative durable aux plastiques d’origine fossile avec, notamment, la commercialisation du plus commun des PHAs, le poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), utilisé dans l’emballage alimentaire, dans des formulations cosmétiques ou encore dans le milieu biomédical. La synthèse non pas naturelle mais chimique des PHAs devrait permettre d’élargir encore davantage l’éventail de leurs propriétés physico-chimiques, notamment en greffant de manière contrôlée des nouveaux groupements latéraux fonctionnels différents de ceux rencontrés dans les PHAs naturels.

Les chercheurs de l’Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS / Université de Rennes 1 / ENSC Rennes / INSA Rennes) développent depuis plusieurs années de tels PHAs synthétiques. Avec l’aide d’un catalyseur spécifique pour contrôler la polymérisation, ils ont récemment produit des familles inédites de PHAs appelés « syndiotactiques ».

Certains des nouveaux substituants latéraux, de type CH2ZPh (Z = O, S, CH2OCH2), que les équipes sont parvenues à greffer sur les chaînes transforment par exemple les PHAs initialement hydrophobes en polymères solubles dans l’eau, donc facilement éliminables. D’autres, biocompatibles et susceptibles de fixer des molécules d’intérêt biologique, devraient faciliter leur transport dans des milieux vivants.

Illustration des processus de synthèse chimiques innovants développés par les auteurs sur les PHAs - © ISCR

Référence

Stereoselective ring-opening polymerization of functional β-lactones: influence of the exocyclic side-group
Rama M. Shakaroun, Hui Li, Philippe Jéhan, Marielle Blot, Ali Alaaeddine, Jean-François Carpentier & Sophie M. Guillaume
Polym. Chem. 2021 - doi: 10.1039/d1py00669j
 

[Retrouvez l'article original sur le site de l'Institut national de chimie du CNRS]