Des chimistes créent les spaghettis les plus fins du monde pour la médecine et l’industrie
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Les spaghettis ne sont pas destinés à être un nouvel aliment, mais ont été créés en raison des nombreuses utilisations que des brins de matériaux extrêmement fins, appelés nanofibres, ont en médecine et dans l'industrie.
Les nanofibres à base d’amidon, produites par la plupart des plantes vertes pour stocker l’excès de glucose, sont particulièrement prometteuses et pourraient être utilisées dans les pansements pour favoriser la cicatrisation des plaies (les tapis de nanofibres étant très poreux, ils laissent entrer l’eau et l’humidité mais empêchent les bactéries de pénétrer), comme support pour la régénération osseuse et pour l’administration de médicaments. Cependant, elles reposent sur l’extraction de l’amidon à partir de cellules végétales et sa purification, un processus qui nécessite beaucoup d’énergie et d’eau.
Une méthode plus respectueuse de l’environnement, affirment les chercheurs, consiste à créer des nanofibres directement à partir d’un ingrédient riche en amidon comme la farine, qui est la base des pâtes.
Dans un nouvel article publié dans Nanoscale Advances , l'équipe décrit comment fabriquer des spaghettis de seulement 372 nanomètres (milliardièmes de mètre) de diamètre en utilisant une technique appelée électrofilage, dans laquelle des fils de farine et de liquide sont tirés à travers la pointe d'une aiguille par une charge électrique. Le travail a été réalisé par Beatrice Britton, qui a mené l'étude dans le cadre de son master en chimie à l'UCL.
Le co-auteur, le Dr Adam Clancy (UCL Chemistry), a déclaré : « Pour faire des spaghettis, il faut faire passer 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 fait passer notre mélange de farine à travers des trous métalliques à l’aide d’une charge électrique. Ce sont littéralement des spaghettis, mais en beaucoup plus petits. »
Dans leur article, les chercheurs décrivent les pâtes les plus fines connues, appelées su filindeu (« fils de Dieu »), fabriquées à la main par un fabricant de pâtes de la ville de Nuoro, en Sardaigne. Ces pâtes lunga (« pâtes longues ») mesurent environ 400 microns de large, soit 1 000 fois plus que la nouvelle création électrofilée, qui, à 372 nanomètres, est plus étroite que certaines longueurs d’onde de la lumière.
La nouvelle « nanopasta » forme un tapis de nanofibres d’environ 2 cm de diamètre, et est donc visible, mais chaque brin individuel est trop étroit pour être clairement capturé par une quelconque forme de caméra à lumière visible ou de microscope, donc leur largeur a été mesurée avec un microscope électronique à balayage.
Le professeur Gareth Williams (UCL School of Pharmacy), co-auteur de l’étude, a déclaré : « Les nanofibres, comme celles fabriquées à partir d’amidon, présentent un potentiel d’utilisation dans les pansements pour plaies car elles sont très poreuses. En outre, les nanofibres sont étudiées pour être utilisées comme échafaudage pour la régénération des tissus, car elles imitent la matrice extracellulaire, un réseau de protéines et d’autres molécules que les cellules construisent pour se soutenir. »
Le Dr Clancy a déclaré : « L’amidon est un matériau prometteur à utiliser car il est abondant et renouvelable – c’est la deuxième plus grande source de biomasse sur Terre, derrière la cellulose – et il est biodégradable, ce qui signifie qu’il peut être décomposé dans le corps."
« Mais la purification de l’amidon nécessite beaucoup de transformation. Nous avons montré qu’il était possible de fabriquer des nanofibres à partir de farine de manière plus simple. La prochaine étape consisterait à étudier les propriétés de ce produit. Nous voudrions savoir, par exemple, à quelle vitesse il se désintègre, comment il interagit avec les cellules et s’il est possible de le produire à grande échelle. »
Le professeur Williams a ajouté : « Je ne pense pas que ce soit utile comme pâtes, malheureusement, car elles seraient trop cuites en moins d'une seconde, avant que vous puissiez les sortir de la poêle. »
Dans l'électrofilage, l'aiguille contenant le mélange et la plaque métallique sur laquelle le mélange est déposé forment les deux extrémités d'une batterie. L'application d'une charge électrique permet au mélange de boucler le circuit en s'écoulant de l'aiguille sur la plaque métallique.
L’électrofilage utilisant un ingrédient riche en amidon comme la farine blanche est plus difficile que l’utilisation d’amidon pur, car les impuretés – les protéines et la cellulose – rendent le mélange plus visqueux et incapable de former des fibres.
Les chercheurs ont utilisé de la farine et de l’acide formique plutôt que de l’eau, car l’acide formique brise les énormes empilements de spirales (ou hélices) qui composent l’amidon. En effet, les couches d’hélices collées les unes aux autres sont trop grandes pour servir de blocs de construction aux nanofibres. (La cuisson a le même effet sur l’amidon que l’acide formique : il brise les couches d’hélices, ce qui rend les pâtes digestibles.)
L'acide formique s'évapore ensuite tandis que les nouilles volent dans les airs jusqu'à la plaque métallique.
Les chercheurs ont également dû réchauffer soigneusement le mélange pendant plusieurs heures avant de le refroidir lentement pour s’assurer qu’il avait la bonne consistance.
L'auteure principale Beatrice Britton a déclaré : « J'ai vraiment apprécié le processus itératif d'ajustement des variables et d'observation de la façon dont cela a modifié le mélange. Il y a eu beaucoup d'essais et d'erreurs – je ne pensais pas que je formerais des fibres, mais j'y suis parvenue. Merci à Adam et Gareth pour leur aide et leur disponibilité à répondre à mes questions. »
https://www.ucl.ac.uk/news/2024/nov/chemists-create-worlds-thinnest-spaghetti
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