Les designs de feuilles artificielles de l’équipe, avec les canaux microfluidiques visibles à l’intérieur.
Beaucoup des problèmes auxquels sont confrontés les ingénieurs humains ont déjà été résolus par la nature, alors pourquoi ne pas l’utiliser comme un point de départ ? La fabrication de versions artificielles de l’humble feuille est un domaine de recherche continu depuis des décennies et, dans le cadre d’une nouvelle percée, des chercheurs de l’Université technologique d’Eindhoven (TUE) aux Pays-Bas ont affiné leur conception de feuilles artificielles et l’ont utilisée pour produire des médicaments pour la première fois.
Les feuilles naturelles sont de petites machines intelligentes. Elles recueillent la lumière du soleil, et cette énergie est ensuite utilisée par les molécules de chlorophylle pour alimenter une réaction chimique qui transforme le CO2 et l’eau en glucose. La plante utilise ce glucose comme source d’énergie et rejette l’oxygène comme déchet.
Les feuilles artificielles sont conçues pour imiter ce processus. Elles sont faites de matériaux translucides qui laissent entrer la lumière du soleil et la dirigent vers de minuscules canaux microfluidiques qui traversent le matériau comme des veines. Un certain liquide circule dans ces canaux, et l’idée est que l’énergie de la lumière du soleil déclenche une réaction chimique dans ce liquide, le transformant en quelque chose d’utile comme un médicament ou un carburant.
Le nouveau design de feuille artificielle de la TUE s’appuie sur le prototype précédent de l’équipe, présenté en 2016. À l’époque, l’appareil était fabriqué en caoutchouc de silicone, mais dans la nouvelle version, ceci a été remplacé par du plexiglas pour plusieurs raisons.
« Ce matériau est moins cher et facile à fabriquer en grandes quantités « , explique Timothy Noël, chercheur principal de l’équipe. « Il a également un indice de réfraction plus élevé, de sorte que la lumière reste mieux confinée. Mais le plus important, c’est que nous pouvons ajouter d’autres types de molécules photosensibles dans le plexiglas par exemple. Par conséquent, en principe, toutes les réactions chimiques sont maintenant possibles dans ce réacteur sur toute la largeur du spectre de la lumière visible. »
La feuille a commencé à tenir aussi ses promesses. L’équipe l’a mis à l’essai et a découvert qu’elle était capable de produire avec succès deux médicaments différents : l’artimensinine, qui est efficace contre le paludisme, et l’ascaridole, qui est utilisée contre certains vers parasites.
Compte tenu de sa petite taille et de son évolutivité, l’équipe affirme que la feuille artificielle pourrait éventuellement être utilisée pour produire des médicaments et d’autres molécules exactement là où on en a besoin. Les médicaments antipaludiques, par exemple, pourraient être fabriqués dans les régions tropicales les plus exposées au paludisme, ce qui permettrait d’économiser le coût et la peine de transporter les médicaments sur de longues distances. Il pourrait même un jour être utilisé pour aider les astronautes à produire des médicaments vitaux sur la Lune ou sur Mars.
« Les feuilles artificielles sont parfaitement extensibles ; là où il y a du soleil, ça marche « , dit Timothy Noël. « Les réacteurs peuvent être facilement mis à l’échelle, et sa nature peu coûteuse et auto-alimentée les rend idéaux pour la production rentable de produits chimiques à l’aide de la lumière solaire. Je suis donc très optimiste quant à la possibilité d’effectuer un essai commercial de cette technologie d’ici un an. »
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/anie.201908553
