Résumé :
Une équipe de recherche de l'Université Northwestern a développé un nouveau nanomatériau inspiré de la mélanine naturelle, qui devrait offrir une protection supplémentaire aux personnes exposées pendant une longue période à des produits chimiques organophosphorés nocifs. Cette technologie devrait être utilisée à l'avenir dans les équipements de combat des soldats, les équipements de protection agricole et les équipements de sécurité industrielle pour contribuer à réduire les risques pour la santé causés par les agents neurotoxiques et certains pesticides.
Le matériau développé par les chercheurs s'appelle « Allomelanin » et sa conception s'inspire de la mélanine naturelle. La mélanine donne non seulement leur couleur aux organismes, mais a également la capacité d’adsorber et de traiter une variété de produits chimiques. L’équipe de recherche espère utiliser cette propriété naturelle pour fabriquer des matériaux de protection capables de capturer et de dégrader activement les produits chimiques dangereux.
Cette étude, publiée dans la revue ACS Nano, se concentre sur les composés organophosphorés. Les composés organophosphorés sont largement utilisés dans la fabrication de pesticides, d'insecticides et d'agents neurotoxiques. Parmi eux, les agents neurotoxiques peuvent perturber la transmission normale des signaux dans le système nerveux humain. Dans les cas graves, ils peuvent entraîner une perte de contrôle du système respiratoire et de la fonction cardiaque, voire mettre la vie en danger.
L'équipe de recherche a introduit des amas de zirconium basés sur la structure poreuse de l'isomélanine, lui permettant d'avoir une double fonction d'adsorption et de catalyse. L'isomélanine contenue dans le matériau est chargée de capturer les molécules chimiques nocives, tandis que l'élément zirconium est chargé de favoriser la réaction de décomposition, réduisant ainsi la toxicité et accélérant la désactivation des substances nocives.
Afin d'améliorer la valeur d'application pratique, les chercheurs ont encore modifié le matériau afin qu'il puisse automatiquement former un environnement adapté aux réactions de dégradation chimique après contact avec l'humidité. Les résultats expérimentaux montrent qu'après exposition à des simulants d'agents neurotoxiques, les niveaux de sous-produits toxiques peuvent être réduits d'environ 50 % en seulement 10 minutes. La recherche montre que les conditions d’éclairage peuvent encore accroître son effet de dégradation.
Contrairement à de nombreux matériaux de protection, ce nouveau type de matériau mélanique est renouvelable et biodégradable tout en ayant une faible toxicité. Les chercheurs ont déclaré que le matériau peut être incorporé dans les fibres et les tissus sous forme de pigment ou d'additif, il devrait donc être directement appliqué aux vêtements de protection, aux équipements tactiques, aux masques à gaz, aux gants et à d'autres produits.
L'équipe de recherche envisage qu'à l'avenir, les gants et masques de protection utilisés par les agriculteurs, ainsi que les uniformes de combat et les équipements de protection individuelle utilisés par l'armée, pourront tous être ajoutés à ce nanomatériau. En cas d'incident de contamination chimique, les vêtements contaminés peuvent également être rapidement traités en pulvérisant une solution aqueuse contenant des composés pertinents afin de réduire la menace posée par les substances nocives.
Les chercheurs ont souligné que la technologie en est encore au stade de la vérification en laboratoire et qu'elle est encore loin d'une application commerciale à grande échelle. À l'avenir, il sera nécessaire d'évaluer davantage la stabilité et le rapport coût-performance des matériaux dans des conditions d'utilisation à long terme, de nettoyages répétés, d'exposition environnementale complexe et de fabrication à grande échelle. Cependant, cette recherche démontre une nouvelle façon d’utiliser la nanotechnologie bionique pour traiter de manière proactive les produits chimiques dangereux et ouvre également une nouvelle direction pour le développement de la prochaine génération d’équipements de protection individuelle.
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