Résumé :
Des chercheurs de l'Université Northwestern aux États-Unis développent un nouveau revêtement de tissu qui devrait permettre aux vêtements de protection non seulement de bloquer les produits chimiques dangereux, mais également de décomposer activement et de réduire la toxicité de certaines substances hautement toxiques. Cette recherche est née à l’origine du besoin de protection contre les armes chimiques dans le domaine militaire. À l’avenir, cela pourrait également fournir de nouvelles solutions de protection pour des secteurs tels que l’agriculture et la fabrication de produits chimiques, qui sont souvent exposés à des produits chimiques nocifs.
Les agents neurotoxiques sont particulièrement dangereux car ils peuvent rapidement interférer avec le fonctionnement normal du système nerveux humain et bloquer la signalisation entre le cerveau et le corps. Une exposition grave peut déclencher des crises d'épileptiforme, une paralysie et même la mort en quelques minutes. Actuellement, les vêtements de protection courants reposent principalement sur des barrières physiques pour isoler les substances nocives. Bien qu’il puisse empêcher les substances chimiques d’entrer en contact avec la peau, il ne détruit généralement pas activement ces poisons.
La solution proposée par l'équipe de recherche n'est pas de recréer un tissu spécial, mais de développer un matériau chimique fonctionnel pouvant être enduit à la surface de différents tissus. C'est similaire à un processus de traitement de teinture qui s'attache aux fibres, mais au lieu de simplement changer la couleur du tissu, il donne au matériau la capacité de gérer activement les produits chimiques toxiques.
Cette recherche s'appuie sur plus d'une décennie d'explorations antérieures menées par l'équipe. En 2015, des chercheurs de l’Université Northwestern ont découvert que les matériaux contenant du zirconium pouvaient aider à décomposer les produits chimiques toxiques. Cette étude a en outre combiné le zirconium avec une substance semblable à la mélanine appelée allomélanine. Ce pigment est apparenté aux pigments naturels des champignons et, en plus de fournir de la couleur, a la capacité d'adsorber les petites molécules et les ions de métaux lourds.
Les chercheurs ont tiré parti des propriétés de chacun des deux composants : la mélanoïdine a une structure poreuse qui emprisonne les molécules nocives comme une éponge microscopique, tandis que le zirconium est responsable des réactions chimiques qui détruisent les substances toxiques piégées. De plus, l’eau peut agir comme agent catalytique pendant la réaction, contribuant ainsi à activer le processus de décomposition.
Cependant, les chercheurs ont vite découvert que la destruction du poison d'origine ne signifiait pas que le danger disparaissait. Les réactions chimiques peuvent produire de nouveaux sous-produits parfois encore plus dangereux que la substance d'origine. Dans l’expérience, le zirconium et les mélanoïdines ont travaillé ensemble pour produire deux sous-produits : l’un est du phosphate de diméthyle non toxique et l’autre est des méthylnitrophénols extrêmement toxiques.
Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche a une fois de plus profité de la capacité d'adsorption des mélanoïdines. En plus de capturer les produits chimiques toxiques d'origine, ce matériau est également capable de lier les sous-produits nocifs mentionnés ci-dessus, réduisant ainsi leur concentration et leurs dommages potentiels.
Les résultats expérimentaux ont montré qu'en 10 minutes, la concentration de méthylnitrophénol a chuté de 50 %. Les chercheurs ont également découvert que l’augmentation de la quantité de mélanoïdine et l’exposition du matériau au soleil réduisaient davantage la toxicité de ce sous-produit. Cependant, l’équipe de recherche n’a pas annoncé dans quelle mesure l’exposition au soleil pourrait apporter une amélioration.
Nathan Gianneski, co-auteur de l'étude et professeur à l'Université Northwestern, a déclaré que l'équipe de recherche mène des recherches sur la mélanine depuis plus de 12 ans, essayant de comprendre les multiples fonctions de cette substance dans la nature et de l'optimiser grâce à l'ingénierie des matériaux pour lui donner le potentiel d'une application à grande échelle. Il estime que cette réalisation démontre non seulement un nouveau revêtement protecteur, mais fournit également des idées pour repenser la conception des matériaux de protection.
Si cette technologie est finalement perfectionnée, les futurs vêtements de protection pourraient non seulement bloquer passivement les substances dangereuses, mais participer activement à la décomposition chimique lorsqu'ils sont exposés à certains produits chimiques toxiques, réduisant ainsi le risque posé par la présence continue de contaminants. Les scénarios d'application potentiels incluent la protection du personnel militaire, le traitement des pesticides et la production de produits chimiques.
Cependant, il reste encore un long chemin à parcourir entre la vérification en laboratoire et l'utilisation réelle. Les chercheurs doivent également évaluer plus en détail les performances de ce revêtement dans des environnements réels, notamment son efficacité de réaction dans différentes conditions de température, d’humidité et de pollution, sa stabilité à long terme et sa protection réelle contre différents types de poisons. Ce n'est qu'après avoir confirmé que les produits de décomposition sont correctement contrôlés et que le matériau peut continuer à fonctionner de manière fiable que cette technologie pourra être appliquée aux équipements de protection individuelle produits en série.
Des articles de recherche pertinents ont récemment été publiés dans la revue « ACS Nano ».
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