Les polymères biodégradables et biosourcés offrent des solutions de recyclage chimique et peuvent être un outil pour stocker et libérer des molécules utiles. Les scientifiques ont développé une classe de polymères à base de sucre qui sont dégradables par hydrolyse acide. Les chercheurs ont également intégré des molécules « cargo » dans le polymère, qui sont conçues pour se séparer après la dégradation du polymère. Selon l’étude publiée dans la revue Angewandte Chemie, les polymères dégradables et porteurs sont importants pour les programs médicales et de détection.



La plupart des plastiques résistent aux processus de dégradation naturels. Par conséquent, la contamination croissante de l’environnement par les plastiques a conduit à un appel à des plastiques dégradables. Ces matériaux peuvent être soumis à des processus de recyclage chimique, dans lesquels des réactions chimiques rompent les liaisons polymères. L’industrie récupère alors les monomères et les soumet à nouveau à la polymérisation, ou elle collecte les petites molécules résultantes en tant que blocs de design utiles pour d’autres réactions.

Cependant, les polymères dégradables nécessitent une conception de polymère plus élaborée. Les liens entre les blocs de construction polymères doivent être sensibles aux traitements chimiques ou enzymatiques. En outre, les polymères durables doivent être constitués de matières premières d’origine biologique.



Tae-Lim Choi et ses collègues de l’Université nationale de Séoul, Corée du Sud, ont trouvé un moyen de produire des polymères de haute qualité à partir de monomères à foundation de xylose. Le xylose est un sucre présent dans les parois cellulaires des plantes. La méthode qu’ils utilisent implique la préparation des monomères à foundation de xylose, y compris la fixation de groupes de liaison, et la réaction des monomères dans un processus de polymérisation appelé polymérisation par métathèse en cascade.

Pour tester si ces matières plastiques sont dégradables, les chercheurs ont traité les polymères à base de xylose avec de l’acide chlorhydrique, un traitement couramment utilisé dans les procédures de recyclage chimique. Les chercheurs ont découvert que la dégradabilité dépendait du form de liaison. Si le polymère contenait une liaison constituée d’un atome de carbone, le polymère résistait à l’hydrolyse, mais les liaisons réalisées avec des atomes d’azote ou d’oxygène conduisaient à une dégradation immédiate.

Les polymères avec une liaison à base d’azote ont donné des composés appelés pyrroles, tandis que ceux fabriqués avec de l’oxygène produisaient des furanes. Les pyrroles et les furanes sont tous deux des composés naturels abondants. Cependant, les chercheurs conseillent de faire notice: « Les dérivés de furane sont connus pour avoir une significant gamme d’activité biologique, qui devrait être prise en considération lors de l’identification des purposes pour ces matériaux polymères », ont-ils déclaré.

Dans les copolymères blocs, différents « blocs » de brins de polymère as well as courts sont liés les uns aux autres. En conséquence, les copolymères blocs ont des propriétés découlant de celles des blocs simples. Comme de nombreux matériaux fonctionnels peuvent être fabriqués avec des copolymères blocs, les auteurs ont testé si les copolymères blocs à base de xylose contenant des blocs avec des liaisons non dégradables se désintégreraient également par traitement acide. Ils l’ont fait. « Après 24 h, le bloc contenant la liaison carbone a également été presque complètement dégradé en petites molécules, avec seulement un peu de matière oligomère restante », ont rapporté les auteurs.

Les chercheurs ont également intégré de petites molécules rapporteurs dans les polymères. L’hydrolyse acide des polymères avec des liaisons oxygène a produit des dérivés de furane, qui ont ensuite libéré du para-nitrophénol en tant que molécule rapporteur. « Ce form de cargaison permet une quantification facile de la libération. Cependant, il peut être remplacé par d’autres composés, qui exercent diverses fonctions après leur libération », explique Choi.