EP4259327A1 - Procédé de fabrication par complexation et gélification d'un matériau à base de chitosane, et matériau associé - Google Patents

Procédé de fabrication par complexation et gélification d'un matériau à base de chitosane, et matériau associé

Info

Publication number
EP4259327A1
EP4259327A1 EP21819488.4A EP21819488A EP4259327A1 EP 4259327 A1 EP4259327 A1 EP 4259327A1 EP 21819488 A EP21819488 A EP 21819488A EP 4259327 A1 EP4259327 A1 EP 4259327A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
chitosan
solution
metal ion
acid
mass
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21819488.4A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Laurent David
Alexandra CLAYER-MONTEMBAULT
Arnaud Emmanuel PERRIER
Raphaël VIBERT
Laurent Duclaux
Laurence Reinert
Imadeddine LAKEHAL
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Synetude
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Savoie Mont Blanc
Universite Claude Bernard Lyon 1
Original Assignee
Synetude
Centre National de la Recherche Scientifique CNRS
Universite Savoie Mont Blanc
Universite Claude Bernard Lyon 1
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Synetude, Centre National de la Recherche Scientifique CNRS, Universite Savoie Mont Blanc, Universite Claude Bernard Lyon 1 filed Critical Synetude
Publication of EP4259327A1 publication Critical patent/EP4259327A1/fr
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/22—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof comprising organic material
    • B01J20/24—Naturally occurring macromolecular compounds, e.g. humic acids or their derivatives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28002—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J20/28011—Other properties, e.g. density, crush strength
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28016—Particle form
    • B01J20/28019—Spherical, ellipsoidal or cylindrical
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28014—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their form
    • B01J20/28047—Gels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J20/00—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof
    • B01J20/28—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties
    • B01J20/28054—Solid sorbent compositions or filter aid compositions; Sorbents for chromatography; Processes for preparing, regenerating or reactivating thereof characterised by their form or physical properties characterised by their surface properties or porosity
    • B01J20/28057—Surface area, e.g. B.E.T specific surface area

Definitions

  • the present invention relates to the field of manufacture by complexation and gelation of a material based on chitosan, and the associated material. It finds a particularly advantageous application in the field of water treatment, and in particular the capture of metal ions by the material.
  • Chitosan is currently used or studied for various applications in the field of materials.
  • Chitosan is a biosourced polymer, produced by chemical deacetylation of chitin, the component of the exoskeleton of crustaceans, the endoskeleton of cephalopods, or even the cell wall of fungi.
  • Chitosan is also biodegradable and has antibacterial and antifungal properties.
  • chitosan Materials based on chitosan are known from the prior art for numerous applications, for example for the encapsulation of compounds in pharmaceutical or food-processing applications. According to another example, materials based on chitosan can be used for the depollution of water. Chitosan captures mainly divalent metal ions but also other ions as well as organic molecules, for example dyes. Since metal ions are frequently found in industrial effluents, chitosan-based materials offer a biosourced alternative to the ion exchange resins usually used.
  • chitosan is generally shaped and associated with other polymers or chemical compounds in order to facilitate their handling and their life under real conditions of use.
  • Another strategy consists in chemically modifying the chitosan, for example by chemical crosslinking and/or grafting.
  • certain chemical compounds can persist in variable quantities in the material and thus increase the toxicity of the material obtained.
  • An object of the present invention is therefore to provide an improved chitosan-based material compared to existing solutions.
  • a method for manufacturing a chitosan-based material comprising:
  • the dissolution of chitosan and the dissolution of the salt of the metal ion induce the formation of a solution to be gelled comprising the chitosan, the metal ion, and a carboxylate ion derived from at least one of the acid and the salt of the metal ion.
  • the method then comprises a spherical shaping by immersion of the solution to be gelled, in a gelling solution, preferably an aqueous gelling solution, inducing gelling of the chitosan and complexation of the metal ion by the chitosan.
  • a gelling solution preferably an aqueous gelling solution
  • the method is free of a step of chemical crosslinking of the chitosan.
  • the process makes it possible to obtain a chitosan hydrogel complexing the metal ion. More particularly, the complexation of the metal ion is carried out by chemical groups of chitosan, equivalently designated as binding sites.
  • the solution to be gelled comprising the chitosan, the metal ion, and a carboxylate ion
  • the gelling induces the formation of a complex of the metal ion by the chitosan, with the carboxylate ion playing the role of structuring the gel formed.
  • the gelation and the complexation confer on the chitosan sufficient mechanical properties to allow its spherical shaping and to obtain the material in a reproducible manner. It is therefore not necessary to resort to chemical crosslinking of the polymer to increase its mechanical strength and allow it to be shaped into a spherical shape.
  • the sphericity is also improved compared to existing solutions.
  • the spherical shaping makes it possible to minimize the surface area to volume ratio of the material obtained compared to other geometries.
  • the material is divided and can flow in a fluidized bed, to increase the exchange surface with its environment.
  • the chitosan-based material is therefore improved compared to existing solutions. Its manufacturing process is also improved compared to existing solutions.
  • the shaping of the material is configured to obtain a hydrogel in the form of a ball, or equivalently of a sphere of material, with a coefficient of sphericity greater than 0.95, or even greater than 0.99.
  • the sphericity of the material is thus further improved.
  • the shaping of the material is configured to obtain a hydrogel in the form of a ball with a diameter greater than 10 mm. Since the material obtained is in the form of a large ball, the handling of the material is facilitated. This size can also be particularly advantageous for certain applications, such as the development of chemical catalysts.
  • a separable or combinable aspect to the first aspect relates to a method of manufacturing a chitosan-based material, comprising:
  • the dissolution of chitosan and the dissolution of the salt of the metal ion induces the formation of a solution to be gelled comprising the chitosan, the metal ion, and a carboxylate ion derived from at least one of the acid and the salt of the metal ion.
  • the method then comprises a spherical shaping by immersion of the solution to be gelled, in a gelling solution, preferably an aqueous gelling solution, inducing both a gelation of the chitosan and a complexation of the metal ion by the chitosan, optionally followed by at least one step from desorption of the metal ion and dehydration of the material, to directly obtain the chitosan-based material, and optionally followed by only at least one step from desorption of the metal ion and dehydration of the material, to directly obtain the chitosan-based material.
  • a gelling solution preferably an aqueous gelling solution
  • a second aspect relates to a chemically non-crosslinked chitosan-based material, the material being free of chemical crosslinking agent and comprising carboxylate ions.
  • the chitosan forms, preferably with the carboxylate ions, sites of bonds to a metal ion, preferably divalent, and the material has a spherical shape.
  • the material has the advantages described with respect to the first aspect of the invention. More particularly, since chitosan is chemically non-crosslinked, it does not have a covalent crosslinking bond that could limit the number of its bonding sites. In addition, the material is free of compounds configured to modify the physicochemical properties of chitosan such as grafting agents or chemical crosslinking agents, which improves its biocompatibility. Since the material is spherical, the surface to volume ratio of the material is minimized.
  • the material is a hydrogel, a lyophilizate or an airgel in the form of a bead, or equivalently of a sphere of material, with a coefficient of sphericity greater than 0.95, or even greater than 0.99.
  • the material has a diameter greater than 10 mm.
  • a combinable or separable aspect relates to a chitosan-based material obtained by the method according to the first aspect.
  • Another aspect relates to the use of a material based on chitosan according to the second aspect and/or of a material based on chitosan obtained by the process according to the first aspect, for the treatment of a fluid capable of comprising metal ions, and in particular divalent metal ions, such as a waste water effluent or an industrial effluent.
  • Another aspect relates to a process for treating a fluid comprising metal ions, and in particular divalent metal ions, for example a waste water effluent, comprising the immersion in the fluid of a material based on chitosan according to the second aspect and/or a chitosan-based material obtained by the process according to the first aspect.
  • Another aspect relates to the use of a chitosan-based material according to the second aspect and/or a chitosan-based material obtained by the process according to the first aspect, for the encapsulation of medicinal substance, for example an active ingredient or a placebo, or a food substance.
  • Another aspect relates to the use of a chitosan-based material according to the second aspect and/or a chitosan-based material obtained by the process according to the first aspect, as a matrix for tissue engineering.
  • FIG. 1 represents a schematic view of the method according to an exemplary embodiment.
  • Figure 2 shows a schematic view of an experimental setup implemented for the shaping of spheres by drop-by-drop, according to an embodiment of the process illustrated in Figure 1.
  • FIG. 3 represents a schematic view of the shaping of a sphere, according to another exemplary embodiment of the method illustrated in FIG. 1 .
  • FIG. 4 shows examples of spherical materials based on chitosan.
  • FIG. 5 represents a scanning microscopy view of a chitosan-based material, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 6 represents a scanning microscopy view of a chitosan-based material, according to another exemplary embodiment.
  • Figure 7 is a flow diagram of different gelling solutions, showing change in viscosity as a function of shear rate applied to the solution.
  • Figure 8 is a diagram of the elastic modulus of different hydrogels, as a function of stress pulsation.
  • the spherical shaping of the material is carried out so as to form spheres with a diameter greater than 5 mm, preferably greater than 7 mm, preferably greater than 10 mm,
  • the spherical shaping of the material is carried out: o by injection by vibrating jet or by drop by drop of the solution to be gelled, or o by immersion, in the gelling solution, of a volume greater than 0.1 mL of the acidic aqueous solution comprising the complex of the metal ion and chitosan,
  • the gelling solution has a density greater than 1, and preferably greater than 1.05 and more preferably still greater than 1.1. This density allows a suspension of the hydrogel formed during shaping, which ensures that a spherical shape is obtained,
  • the gelling solution is an aqueous solution having a pH greater than 12.
  • a pH greater than 12, or equivalently an increase in the concentration of alkaline agent makes it possible to increase the density of the gelling solution, which facilitates the setting in spherical shape.
  • This concentration also allows faster gelation of the material, compared to a lower pH. According to one example, this pH is substantially equal to 14. The gelation of the material is thus further accelerated,
  • the gelling aqueous solution comprises dissolved sodium hydroxide at a mass concentration of between 5% and 25% relative to the mass of the gelling aqueous solution
  • the dissolution of the salt of the metal ion is configured so that the metal ion in the solution to be gelled is at a concentration of between 5% and 25%, preferably between 5% and 20%, preferably between 5% and 15%, by mass relative to the mass of chitosan.
  • the mass of the metal ion salt is chosen to achieve this concentration range.
  • the metal ion in the acid solution can be at a concentration between 0.5 and 4.5 mmol per gram of chitosan, preferably between 0.7 and 4.2 mmol per gram.
  • the dissolution of the chitosan is configured so that the chitosan in the solution to be gelled is at a concentration of between 0.5% and 10% by weight, preferably between 2% and 10% by weight, and more preferably between 3 % and 10% by mass by mass relative to the total mass of solution to be gelled.
  • a proportion between 3% and 10% improves the mechanical strength of the material obtained. This makes it possible in particular to facilitate the formation of spheres of larger diameter, for example of diameter greater than 5 mm, or even 7 mm, or even 10 mm.
  • the formation of large-diameter beads is difficult with a chitosan with a mass-average molar mass of less than 150 kDa, and all the more so with a low proportion of chitosan. , for example less than or equal to 2% by mass relative to the total mass of solution to be gelled. These proportions facilitate the spherical shaping of the material.
  • the chitosan in the solution to be gelled is at a concentration substantially equal to 3.5% by mass relative to the total mass of solution, in particular when the spherical shaping of the material is carried out by injection by vibrated jet of the gelling solution.
  • the mass of chitosan is chosen to reach this concentration range,
  • the aqueous solution comprises at least one acid at a concentration of between 0.05 mol/L and 5 mol/L, preferably between 0.5 mol/L and 5 mol/L, more preferably still between 0.5 mol ZL and 1 mol/L,
  • the aqueous solution comprises a mineral acid, such as hydrochloric acid,
  • the aqueous solution comprises an organic carboxylic acid.
  • the organic carboxylic acid is chosen from acetic acid and formic acid.
  • the organic carboxylic acid is formic acid,
  • the salt of the metal ion is for example a chloride or a sulfate of one of the nickel ion Ni 2+ , the copper ion Cu 2+ and the cobalt ion Co 2+ .
  • the salt of the metal ion is a copper(II) chloride or a nickel(II) chloride,
  • the spherical shaping of the material is carried out by drop by drop of the solution to be gelled, in the gelling solution.
  • the spherical shaping of the material can be carried out by injection by vibrated jet of the solution to be gelled, forming drops of solution to be gelled, in the gelling solution.
  • the volume of each drop is less than 0.1 ml_,
  • the shaping of the material is carried out by immersion, in the gelling solution, of a volume for example substantially greater than 0.1 mL of the solution to be gelled, or even substantially greater than 0.5 mL, or even substantially greater than 5 mL,
  • the viscosity of the solution to be gelled is preferably less than 3 Pa.s, preferably less than 1 Pa.s,
  • the method further comprises, after the shaping of the material, a desorption of the metal ions from the material.
  • the material is treated with a solution comprising one of sulfuric acid and ethylenediaminetetraacetic acid.
  • the sulfuric acid can be at a concentration substantially between 0.01 mol/L and 0.5 mol/L.
  • Ethylenediaminetetraacetic acid can be at a concentration between 0.01 mol/L and 0.5 mol/L,
  • the process includes, after shaping the material and desorption of the metal ions, washing with deionized water to remove traces of sulfuric acid or ethylenediaminetetraacetic acid.
  • the method further comprises, after shaping the material, optionally before or after desorption of the metal ion from the material, dehydration of the material, for example by freeze-drying, by drying in the open air or by drying supercritical, preferably by supercritical drying with carbon dioxide.
  • dehydration of the material for example by freeze-drying, by drying in the open air or by drying supercritical, preferably by supercritical drying with carbon dioxide.
  • the material obtained at the end of this dehydration can be a porous material, in the form of one of a xerogel, a lyophilisate and an airgel.
  • the mass fraction of chitosan in the material is greater than 90%, even 95%, even 99%, even 99.9% of the total dry mass of the material
  • the material may comprise metal ions in a proportion of less than 10%, preferably less than 5%, more preferably less than 0.1%, of the total dry mass of the material,
  • the proportion of metal ions is less than 5%, or even less than 0.1%, of the total dry mass of the material
  • the chitosan has a degree of deacetylation greater than 70%, preferably greater than 90%,
  • the chitosan has a mass-average molar mass greater than 100,000 g/mol, and preferably greater than 150,000 g/mol,
  • the material is in the form of one of a hydrogel, a xerogel, a lyophilisate and an airgel,
  • the material is a hydrogel comprising a proportion of water greater than 90% per relative to the total mass of the material
  • the material is in the form of one of a xerogel, a lyophilisate and an airgel.
  • the material may comprise a proportion of water of less than 15%, preferably less than 5%, relative to the total mass of the material, for example for a relative humidity of between 40 and 60%,
  • the material has at least one dimension greater than 5 mm, preferably greater than 7 mm, preferably greater than 10 mm,
  • the material has a spherical shape
  • the material has a diameter greater than 5 mm
  • the material has a diameter greater than 7 mm
  • the material has a diameter greater than 10 mm
  • the material has a diameter of less than 10 mm
  • the material has a porosity characterized by a specific surface greater than 0.1 m 2 /g, preferably between 0.1 and 250 m 2 /g, preferably greater than 10 m 2 /g, preferably greater than 200 m 2 /g, preferably greater than 250 m 2 /g,
  • the material has a porosity formed of cavities, at least 50%, or even at least 70% of the cavities having a dimension of between 0.5 and 4 ⁇ m,
  • the material in hydrogel form has a modulus of elasticity greater than 6,000 Pa, preferably greater than 10,000 Pa.
  • chitosan refers to a polymer having a chemical formula corresponding to that of the polymer produced by deacetylation of chitin.
  • Chitin is a polysaccharide with 2 repeating units: N-acetylglucosamine and N-glucosamine linked together by a glycosidic bond of the [3-1,4 type.
  • a simplified chemical formula (I) of chitin and chitosan is for example given below.
  • the mole fraction of N-acetylglucosamine is called the degree of acetylation.
  • “Chitin” usually denotes the polymers corresponding to formula (I) below having a high degree of acetylation, typically greater than 60%.
  • “Chitosan” usually denotes the polymers corresponding to formula (I) below having a low degree of acetylation, typically less than 60%.
  • the degree of deacetylation denotes the percentage of repeating units of the polymer having an amine group, of chemical formula —NH 2 , instead of an N-acetyl group, of chemical formula —NH—CO—CH 3 .
  • the degree of acetylation refers to the percentage of units of repetition of the polymer having an N-acetyl group, of chemical formula —NH—CO—CH 3 , instead of an amine group, of chemical formula —NH 2 .
  • the sum of the degree of acetylation and the degree of deacetylation is equal to 100%. For example, a chitosan having a degree of deacetylation of 85%, has 15% repeat units having an N-acetyl group and 85% repeat units having an amine group.
  • Chitosan and chitin can also be defined according to the ability of the polymer to be dissolved in an aqueous acid solution, and in particular an aqueous solution of acetic acid at 1% by volume relative to the total volume of the solution. Chitosan is soluble in this solution while chitin remains insoluble.
  • repeating unit we mean a repeating molecular structure in a polymer, formed from a monomer.
  • An “acidic” solution means a solution whose pH is less than 7.
  • a “basic” solution means a solution whose pH is greater than 7.
  • porosity of the material is meant the proportion, in the material, of volume not occupied by the material composing it. This proportion may be the proportion in the material occupied by gas or fluid, for example water, and in particular absorbed water, this proportion being delimited by a plurality of cavities.
  • porosity we mean a volume not occupied by the material and formed in the material, or occupied at least partially by water when the porous material is immersed in water.
  • the porosity of the material is homogeneous, that is to say that the porosity per unit volume is substantially identical in any portion of the same determined size of the material, and more particularly when the volume of material for the determination of this distribution is quite large, for example 100 times the average volume of a pore, for example for a spherical material with a diameter substantially greater than or equal to 1 mm. the shape of a single cavity.
  • the porosity of the material can be multi-scale, i.e. it can include micropores, mesopores and macropores at the same time.
  • micropore is meant a cavity whose one dimension is less than 2 nm
  • mesopore is meant a cavity whose one dimension is between 2 nm and 50 nm.
  • macropore is meant a cavity whose one dimension is greater than 50 nm.
  • a “biodegradable” material or compound is understood to mean a material or a compound that decomposes, for example under the action of cells of an organism and/or microorganisms, into various compounds with little or no harmful impact on the natural environment.
  • a “biocompatible” material or compound is understood to mean a material or compound with little or no harmful impact on the biological environment. In particular, the material is not toxic to cells in a living environment.
  • a biocompatible material is capable of fulfilling a function in contact with a living medium, and of coming into contact with this medium long enough to induce a disturbance of this medium, but without damaging impact on this medium and/or on the cells of the medium .
  • a material based on a compound A is understood to mean a material comprising this compound A and optionally one or even several other compound(s).
  • a divalent ion generally designates an ion of a chemical element having gained or lost 2 electrons. A divalent ion therefore has a charge number equal to two.
  • a metal ion generally refers to an ion of a metal element of the periodic table of chemical elements.
  • a parameter “substantially equal to/greater than/less than” a given value means that this parameter is equal to/greater than/less than the given value, to within plus or minus 10%, or even within plus or minus 5%, of this value.
  • method 1 comprises an at least partial, and preferably total, dissolution 10 of chitosan 20 in an aqueous solution 100 comprising at least one acid, and designated equivalently by acid solution 100 below.
  • the acid solution 100 has a pH of less than 7, and preferably less than 4.5 to promote the dissolution of the chitosan 20.
  • the chitosan 20 in fact has the property of being at least partly, or even totally, soluble in an aqueous medium. acid.
  • the method further comprises dissolving 11 a salt of a metal ion, and preferably a divalent metal ion in the acid solution 100.
  • the metal ion is a divalent metal cation.
  • the divalent metal ion can for example be chosen from copper ion Cu 2+ , cobalt ion Co 2+ and nickel ion Ni 2+ .
  • the dissolution 11 of the metal ion can precede or follow the dissolution 10 of the chitosan 20 in the acid solution 100. It should also be noted that each dissolution can be carried out in an acid solution, the two acid solutions then being combined.
  • the acid solution 100 therefore comprises chitosan 20, the metal ion, and in addition a carboxylate ion to form the solution to be gelled 101.
  • the carboxylate ion can come from the acid dissolved in the acid solution 100.
  • the acid can be a carboxylic acid.
  • the salt of the metal ion may comprise a carboxylate ion.
  • the acid in solution 100 can then be a mineral acid, such as hydrochloric acid.
  • the method 1 comprises a spherical shaping 12 of the material 2, from the solution to be gelled 101, by gelation of the chitosan 20.
  • the gelation can alternatively be designated by “coagulation”.
  • Chitosan has the property of being soluble in acidic aqueous medium and of being able to gel, for example when the pH becomes basic.
  • the chains of chitosan become hydrophobic and insoluble, in particular due to the deprotonation of the amine groups.
  • the chitosan chains organize and coagulate to form a network or hydrogel 2a resulting from hydrophobic interchain interactions, van der Waals interactions and hydrogen bonds.
  • the gelling solution 101 can be brought into contact with a gelling solution 120, designated equivalently by coagulation solution 120.
  • the gelling solution 120 is a basic solution.
  • the gelling solution 120 is a mixture of an organic solution and an aqueous solution. In this mixture, the volume of aqueous solution and the volume of organic solution can be substantially equal, from preferably the volume of aqueous solution is greater than the volume of organic solution.
  • the gelling solution 120 can be a freezing bath, for example a bath of liquid nitrogen.
  • the gelling solution is a basic aqueous solution 120.
  • the solution to be gelled 101 can for example be added to the basic solution 120.
  • the manufacture of a sphere is favored by a higher density of the gelling solution 120 compared to the solution to be gelled 101.
  • the gelling solution has a density greater than 1, and preferably greater than 1.05 and more preferably still greater than 1.1. Thanks to these densities, the gelling solution 101 is suspended in the gelling solution 120, in the form of a sphere. The risk of deformation of the sphere, for example on the edge of a container, is thus minimized.
  • the gelation makes it possible to freeze this spherical shape and thus to obtain a material 2, 2a of high sphericity.
  • the volume of the gelling solution 120 is at least twice greater, and preferably at least 10 times greater, than that of the solution to be gelled 101 added.
  • This addition can be illustrated by Figures 2 and 3, described in more detail later. This addition can be made so that the pH of the basic solution 120 does not become less than 8.
  • the acid concentration of the solution to be gelled 101, the base concentration of the basic solution 120 and the volume of solution to gel 101 added relative to the volume of the basic solution 120 can be adjusted.
  • the volume of the basic solution 120 is at least twice that of the gelling solution 101 added.
  • a complex between chitosan 20 and the metal ion is formed.
  • the complexation mechanism envisaged is that the metal ions are coordinated by chitosan 20 binding sites, that is to say chemical groups capable of playing the role of ligand for the metal ion, such as amine groups and / or the hydroxyl groups of chitosan.
  • the carboxylate ion then plays a structuring role, in particular by interacting with the chains of chitosan 20 to stabilize the network formed.
  • the polymer chains of chitosan can be spatially organized around metal ions in solution. This spatial organization makes it possible to form a network of polymer chains spaced between them by forming cavities. More particularly, at least one chitosan polymer chain can be organized around a metal ion by the bonds between its binding sites and the divalent metal ion.
  • Forming 12 makes it possible to obtain a material in the form of a hydrogel 2a, in which the metal ion in solution spatially organizes the polymer chains of chitosan around the complex.
  • the network formed by the polymer chains of chitosan 20 and in particular the divalent metal ion binding sites can be fixed in the material 2.
  • the gelation and the formation of the complex, as well as the carboxylate ion acting as a structuring agent give the chitosan sufficient mechanical properties to enable it to be shaped and to obtain the material 2 in a spherical shape, in a reproducible manner.
  • Method 1 is devoid of a step of chemical crosslinking of the chitosan 20. More particularly, the chitosan 20 is not chemically crosslinked following the shaping 12 of the material 2. Shaping 12 may optionally be followed by at least one of desorption 13 of the metal ion and dehydration 14 of material 2a or 2b, described later, to obtain material 2c, without additional chemical crosslinking. The shaping 12 may optionally be followed by at least one of a desorption 13 of the metal ion and a dehydration 14 of the material 2a or 2b, without any other additional step to obtain the material 2c.
  • crosslinking bonds can block cavities in the network of polymer chains by bridging between the polymer chains.
  • the crosslinking bonds can in particular limit the number of binding sites for the divalent metal ions.
  • method 1 is free of a chemical crosslinking step, it is not necessary to add to material 2, and more particularly to chitosan 20, compounds configured to modify the physico-chemical properties of chitosan such as chemical crosslinking.
  • These cross-linking agents such as formaldehyde or glyoxal, are generally toxic to living organisms. Since method 1 does not use these compounds, the manufacture of the material is facilitated. Its environmental impact and toxicity can be reduced.
  • the material 2 obtained is free of these compounds, which makes it possible to improve its biocompatibility and its biodegradability. Improved biocompatibility makes the material usable in applications such as water purification or even in the medical field.
  • a material 2a comprising non-crosslinked chitosan in a covalent manner and having sites for binding divalent metal ions.
  • the material 2a is more particularly in a hydrated form, and in particular in the form of a hydrogel.
  • the binding sites can be the amine and hydroxyl functions associated with a metal ion.
  • the method may comprise a desorption 13 of the metal ions from the material 2a.
  • the biocompatibility of the material 2b obtained can be further improved, the material 2b being free of metal ions and of crosslinking agent.
  • Material 2b can be essentially formed of chitosan 20, carboxylate ions and water. Indeed, the metal ion binding sites of chitosan can be freed from metal ions. The binding sites can retain their conformation obtained by complexation and then gelation of chitosan 20. Consequently, they retain a particular affinity for the metal ion which served as a structuring agent during the manufacture of material 2.
  • the binding sites also exhibit a affinity for other divalent metal ions, distinct from the metal ion which served as a structuring agent during the manufacture of material 2.
  • divalent metal ions distinct from the metal ion which served as a structuring agent during the manufacture of material 2.
  • the material 2b is particularly suitable for the capture of divalent metal ions in effluents, for example in waste water. Wastewater is water that has been used for domestic, agricultural or industrial purposes.
  • the material 2b can thus be used for the depollution of effluents, the pollution of which is caused by metal ions. Since chitosan 20 is not chemically cross-linked, the number of binding sites is preserved. Consequently, the capacity of the material 2b to capture metal ions is increased compared to existing solutions, and in particular compared to chitosan not congealed by complexation of a metal ion, and to chemically crosslinked chitosan.
  • the material 2a, 2b can be recovered, for example by sieving. All of the process steps up to the shaping 12 of the material 2, or even up to the desorption 13 of the metal ions, can be carried out at room temperature.
  • the material 2a, 2b can be dehydrated 14.
  • the material 2b can be dehydrated following the shaping 12 of the material 2a and before the desorption 13 of the metal ions.
  • the material 2c obtained at the end of this dehydration 14 can be in the form of a porous material, and more particularly of a xerogel, a lyophilizate or an airgel.
  • the material 2c obtained at the end of this dehydration can comprise a proportion of physisorbed water of less than 15%, or even less than 5%, or even less than 1%, relative to the total mass of the material.
  • the dehydration 14 makes it possible to reduce the mass of the material 2 and to extend its life, thus facilitating its transport and storage.
  • a mass of chitosan can be dissolved so that the acid solution 100, or the solution to be gelled 101 to be obtained, has a mass concentration of chitosan 20 of between 0.5% and 10% per relative to the total mass of the solution.
  • the degree of acetylation of chitosan 20 is less than or equal to 30%, and preferably less than or equal to 10%.
  • the mass-average molar mass of chitosan 20 is greater than or equal to 100,000 g/mol, and preferably greater than or equal to 150,000 g/mol.
  • the mass-average molar mass of chitosan 20 is less than or equal to 500,000 g/mol, or even less than or equal to 300,000 g/mol.
  • Chitosan with a molar mass of less than 300,000 g/mol is preferable for producing beads with a diameter of less than 10 mm, in particular by injection by vibrated jet.
  • Chitosan with a molar mass greater than 300,000 g/mol is preferable for producing beads with a diameter greater than 10 mm.
  • the acid solution 100 can comprise an acid at a concentration of between 0.05 and 5 mol/L, preferably between 0.5 mol/L and 5 mol/L, more preferably still between 0.5 mol ZL and 1 mol/L. L in order to maximize the dissolution of the chitosan 20.
  • the acid solution 100 can comprise at least one organic acid, having at least one carboxylic group of chemical formula —COOH. The organic acid improves the dissolution of chitosan in solution, solubilizing the chitosan while limiting the breaking of the polymer chains, compared to a mineral acid.
  • the organic acid can be a monoacid, a diacid or even a triacid.
  • the organic acid can be chosen from:
  • the organic acid is acetic acid. More preferably still, the organic acid is formic acid.
  • formic acid makes it possible to increase the sphericity of the hydrogel formed and to improve the mechanical properties of the hydrogel material.
  • formic acid facilitates the formation of spheres of large sphericity.
  • One hypothesis is that the use of different acids, therefore different anions interacting with the chitosan chains, would lead to different surface tension solutions. The use of a carboxylate ion would induce a folding of the solution to be gelled 101 in the gelling solution 120 making the assembly more rigid, and thus the formation of spheres of greater sphericity.
  • a mass m 2 of salt can be dissolved so that the metal ion is at a concentration of between 5 and 25% by mass relative to the mass rri! of chitosan 20.
  • the metal ion can be at a concentration between 0.5 and 4.5 mmol per gram of chitosan, and preferably between 0.7 and 4.2 mmol per gram.
  • the metal ion can be at a concentration between 0.25 and 2.5 mmol per gram of chitosan. This range makes it possible to limit the viscosity of the solution to be gelled 101, as illustrated in FIG. 7 described in detail later, and therefore to facilitate the shaping of the material 2a.
  • a low viscosity limits the viscoelastic losses during the shaping of the material.
  • the viscosity of the solution to be gelled is less than 3 Pa.s, more preferably less than 1 Pa.s, in particular to facilitate shaping 12 by injection by vibrated jet.
  • the viscosity decreases with increasing metal salt concentration. Synergistically with the absence of chemical crosslinking, this concentration range of the metal ions makes it possible to improve the mechanical properties of the material 2 obtained.
  • the material 2 obtained after the shaping 12 is spherical and may have a diameter greater than 10 mm.
  • limiting the metal ion concentration in the solution to be gelled 101 makes it possible to limit the environmental impact of the process.
  • the salt of the divalent metal ion is a chloride or a sulfate of one of the nickel ion Ni 2+ , the copper ion Cu 2+ and the cobalt ion Co 2+ .
  • the salt of the metal ion is a copper chloride, of chemical formula CuCl 2 or a nickel chloride, of chemical formula NiCl 2
  • the use of these ions allows a better reduction in the viscosity, as illustrated figure 7 described in detail later, easier shaping, and leads to textured materials, that is to say with pores which have a preferential orientation in space, as illustrated by figure 5. This texturing leads to materials with better mechanical properties.
  • the rheological properties of the solution to be gelled 101 are adapted to the shaping 12 of the material.
  • the shaping 12 of the material can therefore be facilitated.
  • the viscosity of the solution to be gelled 101 comprising the mixture 101 can in particular be between 0.1 and 3 Pa.s, or even between 0.1 and 1.1 Pa.s. This viscosity makes it possible to improve the sphericity of the material 2a during its shaping.
  • the viscosity of the solution to be gelled 101 in the indicated range allows a laminar flow, facilitating the shaping 12 of the material 2a, in particular by vibrational granulation techniques such as injection by vibrated jet or by ultrasonication.
  • the shape reproducibility of the material 2 with a high degree of sphericity is more particularly improved. For example, the bead polydispersity of material 2 is reduced.
  • the viscosity q (in Pa.s) as a function of the shear rate dy/dt (in s -1 ) of various solutions to be gelled 101 is represented in FIG. 7 for:
  • an acid solution comprising chitosan and 10% Ni (relative to the mass of chitosan) derived from NiCI 2 .2H 2 O 45, the degree of acetylation, the average molar mass and the concentration of chitosan, and the type and the concentration of the organic acid being identical between the solutions.
  • the addition of metal ions makes it possible to lower the viscosity of the acid solution by dividing it by a factor of 1.5 up to a factor greater than 3 depending on the dissolved salt and its concentration.
  • the chlorides of metal ions make it possible to further lower the viscosity compared to the sulphates metal ions.
  • the nature of the metal ion can play a role on the viscosity of the solution, as illustrated by the greater drop in viscosity for NiCI 2 than for CuCI 2 .
  • the shaping 12 of the material 2 can be carried out by increasing the concentration of alkaline agent in the solution to be gelled 101.
  • the solution to be gelled 101 can be added and/or mixed with the basic solution 120.
  • the basic solution 120 may in particular have a pH substantially greater than 12, and preferably substantially equal to 14.
  • the basic solution 120 may have a concentration of alkaline agent, for example sodium hydroxide or potassium, greater than 5% by weight, preferably equal to or greater than 10% by mass, so that the density of the gelling solution is greater than the density of the solution to be gelled 101 , and to promote rapid gelling.
  • the solution to be gelled 101 once immersed in the gelling solution 120, is suspended in the gelling solution, and gels rapidly to retain its spherical shape.
  • the basic solution 120 comprises sodium hydroxide, of chemical formula NaOH, dissolved.
  • Sodium hydroxide can be dissolved at a mass concentration of between 5 and 25%, or even between 10% and 25% by mass relative to the mass of the basic solution 120.
  • the basic solution 120 can comprise ethanol, of chemical formula CH 3 CH 2 OH. Ethanol makes it possible to modify the texture of the material 2 obtained, and in particular to modify its porosity, to increase its specific surface.
  • the basic solution may have a proportion of ethanol of 50% by mass relative to the total mass of the basic solution 120.
  • the material 2 can be shaped 12 by drop by drop, by granulation, and more particularly injection by vibrated jet (designated by prilling or vibrated jet granulation in English), or by ultrasonication.
  • the solution to be gelled 101 is immersed by a controlled dropper 121 in the basic solution 120 to obtain the material 2 in the form of beads.
  • the volume of each drop is less than 0.1 ml_.
  • the dropper 121 can typically be formed by an ejection nozzle 73.
  • the diameter of the balls formed can be modulated.
  • the diameter of the beads may be between 0.5 mm and 15 mm, or even between 0.5 and 10 mm, or even between 0.5 and 5 mm.
  • the solution to be gelled 101 can be contained in a tank 70.
  • the tank 70 can be maintained under air pressure by a controller 71, in order to convey the solution to be gelled 101 to an ejection nozzle 73 connected to a vibrating head 72.
  • the vibrating head connected to a low frequency generator 76, allows the ejection of drops through the ejection nozzle 73.
  • the shape of the drops, as well as their spacing can be controlled by an ejection control device 74, for example observed using a stroboscope 74.
  • the ejected drops can fall one after the other into the basic solution 120 to obtain the material 2a in the form of beads.
  • the basic solution 120 can also be stirred by a stirrer 75.
  • the shaping 12 of the material 2a can also be configured to obtain balls of material 2a of diameter D greater than 10 mm, or even greater than 15 mm.
  • the material 2 can for example be shaped 12 by immersion 122, in the basic solution 120, of a volume greater than 0.1 mL, or even greater than 5 mL of the solution to be gelled 101.
  • a beaker containing the solution to be gelled 101 can more particularly be immersed in the basic solution 120, as illustrated in figure 3.
  • the metal ions can be removed from the material 2a by desorption 13.
  • the metal ions can in particular be removed from their bond sites with the chitosan within the material 2a.
  • the shaped material 2a can be immersed in an aqueous desorption solution, and preferably with gentle stirring.
  • a material 2b, and in particular a hydrogel 2b free of metal ions can be obtained.
  • the desorption solution can for example comprise sulfuric acid, of chemical formula H 2 SO 4 .
  • sulfuric acid disrupts the interactions between the binding sites and the metal ion, which allows the decomplexation of the metal ions.
  • chitosan is not soluble at ambient temperature in dilute sulfuric acid, and more particularly at a pH greater than 4.5, which makes it possible to avoid dissolving the hydrogel.
  • the H 2 SO 4 concentration can for example be less than 0.5 mol/L, or even less than 0.1 mol/L.
  • the material 2a being free of crosslinking and/or grafting agent, and in particular the chitosan within the material 2a being covalently non-crosslinked, a concentration within the values indicated also makes it possible to limit its degradation during desorption. . By limiting the quantity of acid, the environmental impact of the process is also limited.
  • the desorption solution may for example comprise ethylenediaminetetraacetic acid, commonly abbreviated as EDTA and whose chemical formula (II) is given below.
  • EDTA having an affinity for divalent metal ions greater than that of chitosan
  • the EDTA concentration can for example be less than 0.5 mol/L, or even less than 0.1 mol/L.
  • the process may include, after desorption 13 of metal ions, washing with deionized water to remove traces of sulfuric acid or EDTA.
  • the biocompatibility of the material 2b can thus be further improved, these species therefore not being liable to be released by the material during its use.
  • the material 2a, 2b can be dehydrated.
  • the material 2 can be changed from a hydrogel 2a, 2b to a dehydrated form 2c, such as a xerogel, an airgel or a lyophilizate.
  • a 2a, 2b hydrogel can be air-dried to obtain a 2c xerogel.
  • the water evaporates and exerts a very high capillary traction on the chains of chitosan 20, which has the effect of bringing them closer together and forming a high density gel.
  • the xerogel 2c can be rehydrated, for example by immersing it in an aqueous solution. The xerogel can then soak up water and the porosity is again at least partially accessible from the environment, for example for the depollution of water.
  • a hydrogel 2a, 2b can be treated by lyophilization, that is to say by desiccation by sublimation at low temperature, that is to say at less than -50° C., or even at -20° C., for obtain a lyophilisate 2c.
  • the hydrogel 2a, 2b can for example be immersed in a bath of liquid nitrogen.
  • the hydrogel 2a, 2b can also be frozen and then dehydrated under vacuum, for example at a temperature of between ⁇ 50° C. and ⁇ 85° C. and under a pressure of 0.025 mbar.
  • the hydrogel 2a, 2b can alternatively be treated by supercritical drying, to obtain an airgel 2c.
  • the supercritical drying makes it possible to avoid phase changes of the solvent within the material 2 which can deteriorate its microstructure.
  • Supercritical drying is the dehydration method that best respects the initial porosity of the hydrogel as well as the spatial arrangement of the chitosan chains. It is therefore supercritical drying which gives the material with the highest specific surface area.
  • the hydrogel 2a, 2b can be immersed in a pressurized liquid fluid, this fluid then being heated beyond its critical point. The pressure can then be gradually decreased to release the fluid as a gas.
  • the dehydrated material 2c obtained has thus undergone little or even no surface tension due to a change of state.
  • the fluid can for example be carbon dioxide, of chemical formula CO 2 .
  • the water contained in the hydrogel Prior to the immersion of the hydrogel 2a, 2b in the fluid, the water contained in the hydrogel can be substituted by ethanol, for example by successive immersions in baths of a water/ethanol mixture of concentrations increasingly higher in ethanol, such as 10 to 100% in increments of 10%). Thus, the water is eliminated prior to supercritical drying. It should be noted that provision can be made for the material 2a or 2b to be dehydrated 14 following its shaping 12, then rehydrated by immersion in an aqueous solution. The metal ions can then be removed from the material by desorption 13.
  • Material 2 is now described with reference to FIGS. 4 to 6 and 8.
  • Material 2 can be obtained by method 1.
  • the material 2 can have any characteristic resulting from the implementation of the method 1 .
  • Method 1 can further comprise any step configured to obtain a characteristic of material 2.
  • Material 2 is based on chitosan.
  • the material can thus have properties of chitosan 20.
  • the material 2 can be fungistatic and/or bacteriostatic.
  • the proportion of chitosan 20 in the material 2 is greater than 90%, or even 95%, or even 99%, or even 99.9%, of the total dry mass of the material 2. The higher the proportion of chitosan in the material 2 is high, the more the material 2 can be biodegradable.
  • the proportion of chitosan can in particular be determined by thermogravimetric analysis followed by an elementary analysis of the ashes, followed by a direct dissolution of the dry material in acid and an elementary chemical analysis such as by inductively coupled plasma spectrometry, by example by inductively coupled plasma spectrometry and optical spectrometry (abbreviated ICP-OES) or by inductively coupled plasma spectrometry and mass spectrometry (abbreviated ICP-MS).
  • ICP-OES inductively coupled plasma spectrometry and optical spectrometry
  • ICP-MS inductively coupled plasma spectrometry and mass spectrometry
  • the chitosan divalent metal ion binding sites may be free.
  • the material may comprise metal ions in a proportion of less than 5%, or even less than 0.1%, of the total dry mass of the material. This proportion may in particular be less than 0.1% of the total dry mass of the material after desorption of the metal ions.
  • the proportion of metal ions in the material can for example be determined after dissolving the material in acid and assaying the metal by elementary chemical analysis such as by inductively coupled plasma spectrometry.
  • the material 2 can be obtained in very varied geometric shapes such as balls, threads, hollow spheres, hollow fibers, membranes, films, shapes determined by molding. This shape can be determined by the shaping technique.
  • the material 2 is in the form of a solid or hollow cylinder, for example formed by extrusion.
  • the diameter of the cylinder can be between 1 mm and several centimeters.
  • the material 2 is in the form of a film.
  • the material 2 is in the form of beads of high sphericity. Thanks to the properties of the solution to be gelled 101 during shaping, the material in the form of beads can have a coefficient of sphericity greater than 0.95, or even greater than 0.99.
  • the balls can also have a diameter of between 1 mm and several centimeters.
  • the material 2 is more easily recoverable, for example by sieving.
  • balls can have diameters D1 to D4 of between 1 and 4 mm. These balls can in particular be obtained by vibrated jet granulation. Beads may have diameters D5 to D8 greater than 4 mm, or even greater than 10 mm, or even greater than 15 mm.
  • Balls can have diameters greater than 50 mm, or even 100 mm. These balls can in particular be obtained by immersion in the basic solution 120 of a volume greater than 0.1 mL, or even greater than 0.5 mL, or even greater than 5 mL of acid solution 101 .
  • the material 2c can have a specific surface greater than 10 m 2 /g, or even greater than 250 m 2 /g.
  • the specific surface can be between 10 and 250 m 2 /g.
  • the exchange surface between a fluid and the material can be increased compared to materials based on chemically crosslinked chitosan. The rehydration of the material in its dehydrated form is thus facilitated.
  • the material 2 is thus particularly suitable for capturing metal ions for depollution applications.
  • the specific surface can be measured by adsorption of gas and more particularly by adsorption of nitrogen at a temperature of 77 Kelvin.
  • An example of a device that can be used is a Micromeritics® ASAP 2020 sorptometer and the calculation of the specific surface is carried out thanks to the BET equation (short for Brunauer Emmet-Teller) between the relative pressures 0.05 and 0.35.
  • the material may be a hydrogel comprising a proportion of water greater than 90%.
  • Material 2c can be dehydrated.
  • the material 2 can have a proportion of physisorbed water of less than 10%, or even less than 5%, or even less than 1% in particular in the case of a xerogel, relative to the total mass of the material 2. Note that this proportion in water may depend on the relative humidity in which the beads are located. Due to the process described above, and in particular due to the composition of the acid solution 101 , the material 2c in the form of a lyophilisate can present a substantially periodic texturing of cavities 21 . At least 50%, or even at least 70%, of these cavities 21 can be of ovoid shape with a dimension between 0.5 and 4 ⁇ m.
  • the cavities of material 2 can be separated by walls 200 of chitosan with a thickness substantially equal to 20 nm. This texturing can be observed for example by Scanning Electron Microscopy, as illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • the material obtained can be cut in at least two to observe the cavities.
  • Figure 5 illustrates by way of example the porosity of a material 2 after desorption of metal ions by sulfuric acid
  • Figure 6 illustrates by way of example the porosity of a material 2 after desorption of metal ions by EDTA, lyophilized. It can be seen that the nature of the desorption solution can influence the microstructure of the material (texture). More particularly, the dimensions of at least 50%, or even at least 70% of the cavities obtained following desorption with a solution comprising EDTA are smaller than those of the cavities obtained following desorption with a solution comprising sulfuric acid.
  • the material 2 in hydrogel form can have a modulus of elasticity greater than 6000 Pa, or even greater than 10,000 Pa.
  • the modulus of elasticity can be measured by rheological measurement, for example on an ARES device from TA® Instrument.
  • the geometry used is of the "flat-flat" type (25 mm).
  • a cylinder of material in the form of a hydrogel 25 mm in diameter is formed, which is stressed between two plates.
  • the hydrogels used are prepared under the same conditions as the beads.
  • An oscillatory deformation of 1% is exerted on the cylinder and the resulting oscillatory stress is measured to deduce the complex moduli.
  • the measurements are repeated at least three times and average modules are calculated.
  • Figure 8 illustrates the modulus of elasticity G' (in Pa) as a function of the angular frequency (rad/s) of material 2 for a hydrogel 2a made from:
  • chitosan 20 forms a material which does not flow like a liquid but which can be characterized by an elastic modulus characteristic of a gel. It can be seen that the complexation of divalent metal ions by chitosan makes it possible to increase the elastic modulus of the hydrogels 2a formed.
  • the addition of metal salt improves the mechanical properties compared to chitosan alone after gelation and formation of the complex in the gelling solution 120.
  • the elastic modulus can be multiplied by a factor between 1.4 and 12.
  • the nature organic acid in the acid solution can influence the elastic modulus of the resulting hydrogel.
  • the highest elastic moduli can in particular be obtained for a hydrogel made from an acid solution of chitosan and the metal ion comprising formic acid, acetic acid or maleic acid.
  • the material 2, and in particular the material 2b, 2c, can be implemented in a process for treating a fluid capable of comprising divalent metal ions.
  • This fluid can for example be a waste water effluent.
  • This process can comprise the immersion in the fluid of the material 2, during which the divalent metal ions can be adsorbed in the material 2 by complexation at the level of the binding sites.
  • the metal ions used during the manufacture of material 2 have been removed by desorption prior to its immersion in the fluid to be treated.
  • the material 2 can therefore be free of metal ions prior to this immersion.
  • the method can then comprise a recovery of the material 2, for example by sieving.
  • the material 2 can be included in a cartridge.
  • the method may comprise regeneration by desorption of the adsorbed metal ions, for example according to the methods described previously for the desorption 14.
  • the material 2 can be reused for several cycles of adsorption and desorption of metal ions. Thanks to the mechanical properties of the material formed, and in particular thanks to a high modulus of elasticity, material 2 retains its integrity throughout the adsorption and desorption cycles. Thus, the cost of the treatment process is reduced, particularly in terms of raw material.
  • the color of material 2 can be distinct depending on whether it contains metal ions or whether the metal ions have been removed.
  • material 2 can change color depending on the nature of the metal ions it contains, for example it is colored blue when it contains Cu 2+ ions.
  • Material 2 can be substantially transparent following the removal of metal ions.
  • the method can comprise a determination of a threshold color level corresponding to the metal ion saturation of the material 2.
  • the method can further comprise a plurality of measurements of the color level of the material and a comparison of each measurement with the level of threshold color. When the threshold color level is reached, or even exceeded, the method can include the emission of an alert to recover and regenerate the material 2.
  • Example 1 production of chitosan beads of millimeter size by Cu 2+ ion printing
  • chitosan has a degree of deacetylation of 90% and a weight-average molecular weight of 170,000 g/mol.
  • a chitosan solution at a mass concentration of 3.5%, is prepared from an aqueous solution of citric acid at a concentration of 0.5 mol/L.
  • citric acid at a concentration of 0.5 mol/L.
  • 500 g solution weigh 17.5 g of chitosan and 482.5 g of a 0.5 mol/L citric acid solution.
  • the solution obtained is stirred magnetically for 24 hours at a speed of 300 rpm and at room temperature.
  • Copper sulfate pentahydrate CuSO 4 .5H 2 O is added to the aqueous solution of citric acid and chitosan so as to obtain 5% by mass of Cu 2+ relative to the mass of solubilized chitosan.
  • the solution obtained is stirred magnetically at a speed of 300 rpm for 2 hours at room temperature.
  • Hydrogel beads can be formed by dripping the acid solution using a 0.8 mm diameter ejection nozzle. The drop by drop is carried out in a coagulation bath of NaOH at 10% by mass in aqueous solution. The density of this coagulation solution is 1.107. The volume of the basic solution is at least twice that of the acid solution. During the drop-by-drop, the coagulation bath is stirred at 200 revolutions/min. The hydrogel beads are then left under agitation in the coagulation bath for at least 2 hours.
  • the hydrogel beads are recovered by sieving the coagulation bath on a sieve with a mesh diameter smaller than that of the hydrogel beads.
  • the recovered beads are washed six times with deionized water of a volume at least equal to twice that of the beads, for a return of the pH of the washing solution to neutrality.
  • the volume of water used for each wash can be at least twice that of the beads recovered.
  • the Cu 2+ ions are then desorbed by immersing the hydrogel beads in an EDTA solution with a volume twice that of the hydrogel beads and at a concentration of 0.3 mol/L. The desorption is left for 60 minutes with orbital stirring at a speed of 150 revolutions/min.
  • hydrogel beads are then washed twice with deionized water, each time with a volume of water at least twice that of the hydrogel beads.
  • the hydrogel beads are then stored in deionized water at a temperature of 4°C
  • Example 2 production of chitosan beads of millimeter size by Co 2+ ion printing
  • the chitosan has a degree of deacetylation of 90% and a mass average molar mass of 170,000 g/mol.
  • 1% by mass of chitosan is dissolved in an aqueous solution of acetic acid at a concentration of 0.5 mol/L.
  • aqueous solution of acetic acid at a concentration of 0.5 mol/L.
  • 500 g solution weigh 17.5 g of chitosan and 482.5 g of a 0.5 mol/L acetic acid solution.
  • the solution obtained is stirred magnetically for 24 hours at a speed of 300 rpm and at room temperature.
  • Cobalt chloride hexahydrate CoCl 2 .6H 2 0 is added so as to obtain 10% by mass of Co 2+ relative to the mass of solubilized chitosan.
  • the solution obtained is stirred magnetically at a speed of 300 rpm for 2 hours at room temperature.
  • Hydrogel beads can be formed by dripping the acid solution using a 0.8 mm diameter ejection nozzle. The drop by drop is carried out in a coagulation bath of NaOH at 10% by mass. The volume of the basic solution is at least twice that of the acid solution. During the drop-by-drop, the coagulation bath is stirred at 300 revolutions/min. The hydrogel beads are then left under agitation in the coagulation bath for at least 2 hours.
  • the hydrogel beads are recovered by sieving the coagulation bath on a sieve with a smaller mesh diameter than hydrogel beads.
  • the balls recovered are washed six times with deionized water of a volume at least equal to twice that of the balls, for a return of the pH of the washing solution to neutrality.
  • the volume of water used for each wash can be at least twice that of the beads recovered.
  • Co 2+ ions are then desorbed by immersing the hydrogel beads in a solution of sulfuric acid with a volume twice that of the hydrogel beads and at a concentration of 0.1 mol/L. The desorption is left for 60 minutes with orbital stirring at a speed of 150 revolutions/min.
  • hydrogel beads are then washed twice with deionized water, each time with a volume of water at least twice that of the hydrogel beads.
  • the hydrogel beads are then collected on a sieve with a mesh diameter smaller than that of the hydrogel beads.
  • the beads are dehydrated by lyophilization for 48 hours.
  • the balls obtained have an ordered porosity and a mechanical strength with a high resistance to deformation.
  • Example 3 production of centimeter-sized beads of chitosan by ion printing with Ni 2+
  • chitosan has a degree of deacetylation of 95% and a weight-average molecular weight of 500,000 g/mol.
  • chitosan 3.5% by mass of chitosan is dissolved in an aqueous solution of citric acid at a concentration of 0.5 mol/L.
  • aqueous solution of citric acid 3.5% by mass of chitosan is dissolved in an aqueous solution of citric acid at a concentration of 0.5 mol/L.
  • citric acid 3.5% by mass of chitosan is dissolved in an aqueous solution of citric acid at a concentration of 0.5 mol/L.
  • a 500 g solution weigh 17.5 g of chitosan and 482.5 g of a 0.5 mol/L citric acid solution.
  • the solution obtained is stirred magnetically for 24 hours at a speed of 300 rpm and at room temperature.
  • Nickel chloride dihydrate NiCl 2 .2H 2 O is added so as to obtain 2.5% by mass of Ni 2+ relative to the mass of solubilized chitosan.
  • the solution obtained is stirred magnetically at a speed of 300 rpm for 2 hours at room temperature. This mixture is called A.
  • a beaker containing 10 mL of mixture A is introduced into a 50 mL beaker containing a basic coagulation bath.
  • the beaker is completely immersed in the coagulation bath, which has the effect of gelling the mixture A which then forms a perfect sphere of centimeter size.
  • the hydrogel bead is recovered by filtration of the coagulation bath through a sieve with a mesh diameter smaller than that of the hydrogel bead.
  • the invention proposes a material based on chitosan of improved sphericity compared to existing solutions, and the process for obtaining it.
  • Acidic aqueous solution comprising chitosan and 5% Cu (relative to the mass of chitosan) from CuSO 4 .5H 2 O.
  • Acidic aqueous solution comprising chitosan and 10% Cu (relative to the mass of chitosan) from CuSO 4 .5H 2 O.
  • Acidic aqueous solution comprising chitosan and 5% Cu (relative to the mass of chitosan) from CuCl 2 .2H 2 O
  • Acidic aqueous solution comprising chitosan and 10% Cu (relative to the mass of chitosan) from CuCl 2 .2H 2 O
  • Acidic aqueous solution comprising chitosan and 5% Ni (relative to the mass of chitosan) from NiCl 2 .2H 2 O
  • Acidic aqueous solution comprising chitosan and 10% Ni (relative to the mass of chitosan) from NiCl 2 .2H 2 O
  • Hydrogel made from an acid solution of chitosan with metal ion and including maleic acid
  • Hydrogel made from an aqueous solution of acidic chitosan with metal ion and comprising acetic acid
  • Hydrogel made from an aqueous solution of acidic chitosan with metal ion and comprising formic acid
  • Hydrogel made from an acidic aqueous solution of chitosan with metal ion and comprising malic acid
  • Hydrogel made from an acidic aqueous solution of chitosan with metal ion and comprising lactic acid
  • Hydrogel made from an acidic aqueous solution of chitosan without metal ion and comprising maleic acid 61 Hydrogel made from an acidic aqueous solution of chitosan without metal ion and comprising acetic acid

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)

Abstract

Procédé (1) de fabrication d'un matériau (2) à base de chitosane (20) comprenant : • une dissolution (10) de chitosane (20) dans une solution aqueuse comprenant au moins un acide (100), • une dissolution (11) d'un sel d'un ion métallique dans la solution aqueuse (100), la dissolution (10) de chitosane (20) et la dissolution (11) du sel de l'ion métallique induisant la formation d'une solution à gélifier (101) comprenant le chitosane, l'ion métallique, et un ion carboxylate issu d'au moins un parmi l'acide et le sel de l'ion métallique, puis • une mise en forme (12) sphérique du matériau (2, 2a) par immersion de la solution à gélifier (101), dans une solution gélifiante (120), induisant une gélification du chitosane (20) et une complexation de l'ion métallique par le chitosane (20), • après la mise en forme (12) du matériau (2, 2a, 2c), une désorption (13) des ions métalliques du matériau dans laquelle le matériau (2, 2a, 2c) est traité par une solution comprenant l'un parmi de l'acide sulfurique et de l'acide éthylènediaminetétraacétique, le procédé étant exempt d'une étape de réticulation chimique du chitosane (20). Ainsi, le procédé permet d'obtenir un matériau sphérique à base de chitosane, formé par gélification et complexation.

Description

« Procédé de fabrication par complexation et gélification d’un matériau à base de chitosane, et matériau associé »
DOMAINE TECHNIQUE DE L’INVENTION
La présente invention concerne le domaine de la fabrication par complexation et gélification d’un matériau à base de chitosane, et le matériau associé. Elle trouve pour application particulièrement avantageuse le domaine du traitement de l’eau, et notamment de la captation d’ions métalliques par le matériau.
ETAT DE LA TECHNIQUE
Le chitosane est actuellement utilisé ou étudié pour diverses applications dans le domaine des matériaux. Le chitosane est un polymère biosourcé, produit par désacétylation chimique de la chitine, le composant de l'exosquelette des crustacés, de l'endosquelette des céphalopodes, ou encore de la paroi cellulaire des champignons. Le chitosane est en outre biodégradable et présente des propriétés antibactériennes et antifongiques.
Il est connu de l’art antérieur des matériaux à base de chitosane pour de nombreuses applications, par exemple pour l’encapsulation de composés dans des applications pharmaceutiques ou agroalimentaires. Selon un autre exemple, des matériaux à base de chitosane peuvent être utilisés pour la dépollution des eaux. Le chitosane permet de capter principalement des ions métalliques divalents mais également d’autres ions ainsi que des molécules organiques, par exemple des colorants. Les ions métalliques se retrouvant fréquemment dans les effluents industriels, les matériaux à base de chitosane offrent une alternative biosourcée aux résines échangeuses d’ions habituellement utilisées.
Les matériaux, tels que des hydrogels, films, ou des fibres, à base de chitosane seul, non modifié chimiquement, présentent toutefois des propriétés mécaniques limitées. Afin d’améliorer leurs propriétés mécaniques, le chitosane est généralement mis en forme et associé avec d’autres polymères ou des composés chimiques en vue de faciliter leur manipulation et leur durée de vie dans des conditions d’utilisation réelles. Une autre stratégie consiste à modifier chimiquement le chitosane, par exemple par réticulation chimique et/ou greffage. Ainsi, certains composés chimiques peuvent persister en quantité variable dans le matériau et ainsi augmenter la toxicité du matériau obtenu.
Il est connu du document Gritsch, et al., Fabrication and characterization of copper(ll)- chitosan complexes as antibiotic-free antibacterial biomaterial, Carbohydrate Polymers, Volume 179, 2018, Pages 370-378, ISSN 0144-8617, un procédé de fabrication d’un matériau à base de chitosane comprenant une gélification en plaque multi-puits d’une solution de chitosane et de chlorure de cuivre, en coulant la solution dans les puits puis en la recouvrant d’une solution de soude, pour obtenir un matériau sous forme de disque. Ce matériau reste toutefois optimisable.
Un objet de la présente invention est donc de proposer un matériau à base de chitosane amélioré par rapport aux solutions existantes.
Les autres objets, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à l'examen de la description suivante et des dessins d'accompagnement. Il est entendu que d'autres avantages peuvent être incorporés.
RESUME DE L’INVENTION
Pour atteindre cet objectif, selon un premier aspect on prévoit un procédé de fabrication d’un matériau à base de chitosane, comprenant :
- une dissolution de chitosane dans une solution aqueuse comprenant au moins un acide,
- une dissolution d’au moins un sel d’un ion métallique, de préférence divalent, dans la solution aqueuse.
La dissolution de chitosane et la dissolution du sel de l’ion métallique induisent la formation d’une solution à gélifier comprenant le chitosane, l’ion métallique, et un ion carboxylate issu d’au moins un parmi l’acide et le sel de l’ion métallique.
Le procédé comprend ensuite une mise en forme sphérique par immersion de la solution à gélifier, dans une solution gélifiante, de préférence une solution aqueuse gélifiante, induisant une gélification du chitosane et une complexation de l’ion métallique par le chitosane.
Avantageusement, le procédé est exempt d’une étape de réticulation chimique du chitosane.
Ainsi, le procédé permet d’obtenir un hydrogel de chitosane complexant l’ion métallique. Plus particulièrement, la complexation de l’ion métallique est effectuée par des groupements chimiques du chitosane, désignés de façon équivalente comme sites de liaisons.
La solution à gélifier comprenant le chitosane, l’ion métallique, et un ion carboxylate, la gélification induit la formation d’un complexe de l’ion métallique par le chitosane, avec l’ion carboxylate jouant le rôle de structurant du gel formé. La gélification et la complexation confèrent au chitosane des propriétés mécaniques suffisantes pour permettre sa mise en forme sphérique et obtenir le matériau de manière reproductible. Il n’est dès lors pas nécessaire de recourir à une réticulation chimique du polymère pour augmenter sa tenue mécanique et permettre sa mise en forme sphérique. La sphéricité est en outre améliorée par rapport aux solutions existantes. L’absence de réticulation covalente permet d’éviter la formation de liaison covalente de réticulation dans le matériau obtenu. Ces liaisons limitent en effet le nombre de groupements aptes à établir des liaisons avec d’autres composés, et notamment le nombre de sites de liaisons. En outre, le procédé étant exempt d’une étape de réticulation chimique, il n’est pas nécessaire d’ajouter au matériau des agents de réticulation chimiques, généralement toxiques pour les organismes vivants. Le procédé ne mettant pas en œuvre ces composés, la fabrication du matériau est facilitée et son impact environnemental est réduit. En outre, le matériau obtenu est exempt de ces composés, ce qui permet d’améliorer sa biocompatibilité.
Par ailleurs, la mise en forme sphérique permet de minimiser le rapport surface sur volume du matériau obtenu par rapport à d’autres géométries. Sous forme de sphère ou d’un ensemble de sphères, le matériau est divisé et peut s’écouler dans un lit fluidisé, pour augmenter la surface d’échange avec son environnement.
Le matériau à base de chitosane est donc amélioré par rapport aux solutions existantes. Son procédé de fabrication est également amélioré par rapport aux solutions existantes.
Selon un exemple, la mise en forme du matériau est configurée pour obtenir un hydrogel sous forme de bille, ou de façon équivalente de sphère de matériau, de coefficient de sphéricité supérieur à 0,95, voire supérieur à 0,99. La sphéricité du matériau est ainsi encore améliorée.
Selon un exemple alternatif ou complémentaire, la mise en forme du matériau est configurée pour obtenir un hydrogel sous forme d’une bille de diamètre supérieure à 10 mm. Le matériau obtenu étant sous la forme de bille de grande taille, la manipulation du matériau est facilitée. Cette taille peut en outre être particulièrement avantageuse pour certaines applications, telles que l’élaboration de catalyseurs chimiques.
Un aspect séparable ou combinable au premier aspect concerne un procédé de fabrication d’un matériau à base de chitosane, comprenant :
- une dissolution de chitosane dans une solution aqueuse comprenant un acide,
- une dissolution d’un sel d’un ion métallique, de préférence divalent, dans la solution aqueuse.
La dissolution de chitosane et la dissolution du sel de l’ion métallique induit la formation d’une solution à gélifier comprenant le chitosane, l’ion métallique, et un ion carboxylate issu d’au moins un parmi l’acide et le sel de l’ion métallique.
Le procédé comprend ensuite une mise en forme sphérique par immersion de la solution à gélifier, dans une solution gélifiante, de préférence une solution aqueuse gélifiante, induisant à la fois une gélification du chitosane et une complexation de l’ion métallique par le chitosane, éventuellement suivie d’au moins une étape parmi une désorption de l’ion métallique et une déshydratation du matériau, pour obtenir directement le matériau à base de chitosane, et éventuellement suivie d’uniquement au moins une étape parmi une désorption de l’ion métallique et une déshydratation du matériau, pour obtenir directement le matériau à base de chitosane.
Un deuxième aspect concerne un matériau à base de chitosane non-réticulé chimiquement, le matériau étant exempt d’agent de réticulation chimique et comprenant des ions carboxylates. Avantageusement, le chitosane forme, de préférence avec les ions carboxylates, des sites de liaisons à un ion métallique, de préférence divalent, et le matériau présente une forme sphérique.
Le matériau présente les avantages décrits relativement au premier aspect de l’invention. Plus particulièrement, le chitosane étant non-réticulé chimiquement, il ne présente pas de liaison de réticulation covalente pouvant limiter le nombre de ses sites de liaisons. En outre, le matériau est exempt de composé configuré pour modifier les propriétés physico-chimiques du chitosane tels que des agents de greffage ou des agents de réticulation chimiques, ce qui permet d’améliorer sa biocompatibilité. Le matériau étant sphérique, le rapport surface sur volume du matériau est minimisé.
Selon un exemple, le matériau est un hydrogel, un lyophilisât ou un aérogel sous forme de bille, ou de façon équivalente de sphère de matériau, de coefficient de sphéricité supérieur à 0,95, voire supérieur à 0,99. Selon un exemple, le matériau présente un diamètre supérieur à 10 mm.
Un aspect combinable ou séparable concerne un matériau à base de chitosane obtenu par le procédé selon le premier aspect.
Un autre aspect concerne l’utilisation d’un matériau à base de chitosane selon le deuxième aspect et/ou d’un matériau à base de chitosane obtenu par le procédé selon le premier aspect, pour le traitement d’un fluide susceptible de comprendre des ions métalliques, et notamment des ions métalliques divalents, tel qu’un effluent d’eau résiduaire ou un effluent industriel.
Un autre aspect concerne un procédé de traitement d’un fluide comprenant des ions métalliques, et notamment des ions métalliques divalents, par exemple un effluent d’eau résiduaire, comprenant l’immersion dans le fluide d’un matériau à base de chitosane selon le deuxième aspect et/ou d’un matériau à base de chitosane obtenu par le procédé selon le premier aspect.
Un autre aspect concerne l’utilisation d’un matériau à base de chitosane selon le deuxième aspect et/ou d’un matériau à base de chitosane obtenu par le procédé selon le premier aspect, pour l’encapsulation de substance médicamenteuse, par exemple d’un principe actif ou d’un placebo, ou d’une substance alimentaire.
Un autre aspect concerne l’utilisation d’un matériau à base de chitosane selon le deuxième aspect et/ou d’un matériau à base de chitosane obtenu par le procédé selon le premier aspect, comme matrice pour l’ingénierie tissulaire.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES
Les buts, objets, ainsi que les caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront mieux de la description détaillée d’un mode de réalisation de cette dernière qui est illustré par les dessins d’accompagnement suivants dans lesquels :
La figure 1 représente une vue schématique du procédé selon un exemple de réalisation.
La figure 2 représente une vue schématique d’un montage expérimental mis en œuvre pour la mise en forme de sphères par goutte-à-goutte, selon un exemple de réalisation du procédé illustré en figure 1 .
La figure 3 représente une vue schématique de la mise en forme d’une sphère, selon un autre exemple de réalisation du procédé illustré en figure 1 .
La figure 4 représente des exemples de matériaux sphériques à base de chitosane. La figure 5 représente une vue de microscopie à balayage d’un matériau à base de chitosane, selon un exemple de réalisation.
La figure 6 représente une vue de microscopie à balayage d’un matériau à base de chitosane, selon un autre exemple de réalisation.
La figure 7 est un diagramme d’écoulement de différentes solutions à gélifier, montrant révolution de la viscosité en fonction de la vitesse de cisaillement appliquée à la solution.
La figure 8 est un schéma du module élastique de différents hydrogels, en fonction de la pulsation de sollicitation.
Les dessins sont donnés à titre d'exemples et ne sont pas limitatifs de l’invention. Ils constituent des représentations schématiques de principe destinées à faciliter la compréhension de l’invention et ne sont pas nécessairement à l'échelle des applications pratiques.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
Avant d’entamer une revue détaillée de modes de réalisation de l’invention, sont énoncées ci-après des caractéristiques optionnelles du procédé qui peuvent éventuellement être utilisées en association ou alternativement :
- la mise en forme sphérique du matériau est réalisée de façon à former des sphères de diamètre supérieur à 5 mm, de préférence supérieur à 7 mm, de préférence supérieur à 10 mm,
- la mise en forme sphérique du matériau est réalisée : o par injection par jet vibré ou par goutte à goutte de la solution à gélifier, ou o par immersion, dans la solution gélifiante, d’un volume supérieur à 0,1 mL de la solution aqueuse acide comprenant le complexe de l’ion métallique et du chitosane,
- la solution gélifiante présente une densité supérieure à 1 , et de préférence supérieure à 1 ,05 et plus préférentiellement encore supérieure à 1 ,1. Cette densité permet une suspension de l’hydrogel formé lors de la mise en forme, ce qui assure l’obtention d’une forme sphérique,
- la solution gélifiante est une solution aqueuse présentant un pH supérieur à 12. Un pH supérieur à 12, ou de façon équivalente une augmentation de la concentration en agent alcalin, permet d’augmenter la densité de la solution gélifiante, ce qui facilite la mise en forme sphérique. Cette concentration permet en outre une gélification plus rapide du matériau, par rapport à un pH inférieur. Selon un exemple, ce pH est sensiblement égal à 14. La gélification du matériau est ainsi encore accélérée,
- la solution aqueuse gélifiante comprend de l’hydroxyde de sodium dissout à une concentration massique comprise entre 5 % et 25 % par rapport à la masse de la solution aqueuse gélifiante,
- la dissolution du sel de l’ion métallique est configurée de sorte que l’ion métallique dans la solution à gélifier est à une concentration comprise entre 5 % et 25 %, de préférence entre 5 % et 20 %, de préférence entre 5 % et 15 %, en masse par rapport à la masse de chitosane. Par exemple, la masse du sel de l’ion métallique est choisie pour atteindre cette gamme de concentration. Lors du développement de l’invention, il a en effet mis en évidence de façon surprenante que ces gammes permettaient une mise en forme du matériau tout en limitant la quantité d’ion métallique. L’ion métallique dans la solution acide peut être à une concentration comprise entre 0,5 et 4,5 mmol par gramme de chitosane, de préférence entre 0,7 et 4,2 mmol par gramme. L’ion métallique dans la solution acide peut être à une concentration comprise entre 0,25 mmol et 2,5 mmol par gramme de chitosane (avec 1 mmol = 10'3 mol). Le ratio molaire r = nM : nNH2 où nM est le nombre de moles d’ions métalliques en solution et nNH2 est le nombre de moles de groupements amines du chitosane peut être compris entre 1 : 1 et 4 : 1 , pour une concentration comprise entre respectivement 5 % et 20 % en masse d’ions métalliques par rapport à la masse de chitosane,
- la dissolution du chitosane est configurée de sorte que le chitosane dans la solution à gélifier, est à une concentration comprise entre 0,5 % à 10 % en masse, de préférence entre 2 % et 10 % en masse, et plus préférentiellement entre 3 % et 10 % en masse en masse par rapport à la masse totale de solution à gélifier. Une proportion entre 3 % et 10 % permet d’améliorer la tenue mécanique du matériau obtenu. Cela permet notamment de faciliter la formation de sphères de plus grand diamètre, par exemple de diamètre supérieur à 5 mm, voire 7 mm, voire 10 mm. Lors du développement de l’invention, il a été mis en évidence que la formation de billes de grand diamètre est difficile avec un chitosane de masse molaire moyenne en masse inférieur à 150 kDa, et ce d’autant plus avec une proportion en chitosane faible, par exemple inférieure ou égale à 2 % en masse par rapport à la masse totale de solution à gélifier. Ces proportions facilitent la mise en forme sphérique du matériau. Selon un exemple préférentiel, le chitosane dans la solution à gélifier est à une concentration sensiblement égale à 3,5 % en masse par rapport à la masse totale de solution, notamment lorsque la mise en forme sphérique du matériau est réalisée par injection par jet vibré de la solution à gélifier. Selon un exemple, la masse du chitosane est choisie pour atteindre cette gamme de concentration,
- la solution aqueuse comprend au moins un acide à une concentration comprise entre 0,05 mol/L et 5 mol/L, de préférence entre 0,5 mol/L et 5 mol/L, plus préférentiellement encore entre 0,5 mol ZL et 1 mol/L,
- la solution aqueuse comprend un acide minéral, tel que l’acide chlorhydrique,
- la solution aqueuse comprend un acide carboxylique organique. Par exemple, l’acide carboxylique organique est choisi parmi l’acide acétique et l’acide formique. De préférence l’acide carboxylique organique est l’acide formique,
- le sel de l’ion métallique est par exemple un chlorure ou un sulfate de l’un parmi l’ion nickel Ni2+, l’ion cuivre Cu2+ et l’ion cobalt Co2+. De préférence, le sel de l’ion métallique est un chlorure de cuivre (II) ou un chlorure de nickel (II),
- la mise en forme sphérique du matériau est réalisée par goutte-à-goutte de la solution à gélifier, dans la solution gélifiante. La mise en forme sphérique du matériau peut être réalisée par injection par jet vibré de la solution à gélifier, formant des gouttes de solution à gélifier, dans la solution gélifiante. Selon un exemple, le volume de chaque goutte est inférieur à 0,1 ml_,
- la mise en forme du matériau est réalisée par immersion, dans la solution gélifiante, d’un volume par exemple sensiblement supérieur à 0,1 mL de la solution à gélifier, voire sensiblement supérieur à 0,5 mL, voire sensiblement supérieur à 5 mL,
- la mise en forme sphérique du matériau étant réalisée par injection par jet vibré de la solution à gélifier, la viscosité de la solution à gélifier est de préférence inférieure à 3 Pa.s, de préférence inférieure à 1 Pa.s,
- le procédé comprend en outre, après la mise en forme du matériau, une désorption des ions métalliques du matériau. De préférence, lors de la désorption des ions, le matériau est traité par une solution comprenant l’un parmi de l’acide sulfurique et de l’acide éthylènediaminetétraacétique. L’acide sulfurique peut être à une concentration sensiblement comprise entre 0,01 mol/L et 0,5 mol/L. L’acide éthylènediaminetétraacétique peut être à une concentration comprise entre 0,01 mol/L et 0,5 mol/L,
- le procédé comprend, après la mise en forme du matériau et la désorption des ions métalliques, un lavage avec de l’eau déionisée pour enlever les traces d’acide sulfurique ou d’acide éthylène diaminetétraacétique.
- le procédé comprend en outre, après la mise en forme du matériau, éventuellement avant ou après la désorption de l’ion métallique du matériau, une déshydratation du matériau, par exemple par lyophilisation, par séchage à l’air libre ou par un séchage supercritique, de préférence par séchage supercritique avec du dioxyde de carbone. Ainsi, le matériau obtenu à l’issue de cette déshydratation peut être un matériau poreux, sous la forme d’un parmi un xérogel, un lyophilisât et un aérogel.
Des caractéristiques optionnelles du matériau pouvant éventuellement être utilisées en association ou alternativement, sont énoncées ci-après :
- la fraction massique de chitosane dans le matériau est supérieure à 90 %, voire 95 %, voire 99 %, voire 99,9 % de la masse sèche totale du matériau,
- le matériau peut comprendre des ions métalliques à une proportion inférieure à 10 %, de préférence inférieure à 5 %, plus préférentiellement inférieure à 0,1 %, de la masse sèche totale du matériau,
- au moins une partie des sites de liaisons à l’ion métallique est libre,
- la proportion en ion métallique est inférieure à 5 %, voire inférieure à 0,1 %, de la masse sèche totale du matériau,
- le chitosane présente un degré de désacétylation supérieur à 70 %, de préférence supérieur à 90 %,
- le chitosane présente une masse molaire moyenne en masse supérieure à 100 000 g/mol, et de préférence supérieure à 150 000 g/mol,
- le matériau est sous la forme d’un parmi un hydrogel, un xérogel, un lyophilisât et un aérogel,
- le matériau est un hydrogel comprenant une proportion en eau supérieure à 90 % par rapport à la masse totale du matériau,
- le matériau est sous la forme d’un parmi un xérogel, un lyophilisât et un aérogel. Le matériau peut comprendre une proportion en eau inférieure à 15 %, de préférence inférieure à 5 %, par rapport à la masse totale du matériau, par exemple pour une humidité relative comprise entre 40 et 60 %,
- le matériau présente au moins une dimension supérieure à 5 mm, de préférence supérieure à 7 mm, de préférence supérieure à 10 mm,
- le matériau présente une forme sphérique,
- le matériau présente un diamètre supérieur à 5 mm,
- le matériau présente un diamètre supérieur à 7 mm,
- le matériau présente un diamètre supérieur à 10 mm,
- le matériau présente un diamètre inférieur à 10 mm,
- le matériau présente une porosité caractérisée par une surface spécifique supérieure à 0,1 m2/g, de préférence comprise entre 0,1 et 250 m2/g, de préférence supérieure à 10 m2/g, de préférence supérieure à 200 m2/g, de préférence supérieure à 250 m2/g,
- le matériau présente une porosité formée de cavités, au moins 50 %, voire au moins 70 % des cavités présentant une dimension comprise entre 0,5 à 4 pm,
- le matériau sous forme d’hydrogel présente un module d’élasticité supérieur à 6 000 Pa, de préférence supérieur à 10 000 Pa.
Il est précisé que dans le cadre de la présente invention, le terme chitosane, se réfère à un polymère présentant une formule chimique correspondant à celle du polymère produit par désacétylation de la chitine. La chitine est un polysaccharide de 2 unités de répétition : la N- acétylglucosamine et la N-glucosamine liés entre eux par une liaison glycosidique du type [3-1 ,4. Une formule chimique (I) simplifiée de la chitine et du chitosane est par exemple donnée ci- dessous. La fraction molaire de N-acétylglucosamine s’appelle le degré d’acétylation. On désigne habituellement par « chitine » les polymères correspondant à la formule (I) ci-dessous présentant un haut degré d’acétylation, typiquement supérieur à 60 %. On désigne habituellement par « chitosane » les polymères correspondant à la formule (I) ci-dessous présentant un bas degré d’acétylation, typiquement inférieur à 60 %.
(I)
Le degré de désacétylation désigne le pourcentage d’unités de répétition du polymère présentant un groupement amine, de formule chimique -NH2, au lieu d’un groupement N-acétyle, de formule chimique -NH-CO-CH3. Le degré d’acétylation désigne le pourcentage d’unités de répétition du polymère présentant un groupement N-acétyle, de formule chimique -NH-CO-CH3, au lieu d’un groupement amine, de formule chimique -NH2. La somme du degré d’acétylation et du degré de désacétylation est égale à 100 %. Par exemple, un chitosane ayant un degré de désacétylation de 85 %, possède 15 % d’unités de répétition présentant un groupement N-acétyle et 85 % d’unités de répétition présentant un groupement amine.
On peut par ailleurs définir le chitosane et la chitine selon la capacité du polymère à être dissout dans une solution aqueuse acide, et notamment une solution aqueuse d’acide acétique à 1 % en volume par rapport au volume total de la solution. Le chitosane est soluble dans cette solution alors que la chitine reste insoluble.
On entend par « unité de répétition », une structure moléculaire se répétant dans un polymère, formée à partir d’un monomère.
On entend par une solution « acide » une solution dont le pH est inférieur à 7. On entend par une solution « basique » une solution dont le pH est supérieur à 7.
Par porosité du matériau, on entend la proportion, dans le matériau, de volume non occupé par la matière le composant. Cette proportion peut être la proportion dans le matériau occupée par du gaz ou du fluide, par exemple de l’eau, et notamment de l’eau absorbée, cette proportion étant délimitée par une pluralité de cavités. Par « cavité », on entend un volume non occupé par la matière et formé dans le matériau, ou occupée au moins partiellement par de l’eau lorsque le matériau poreux est immergé dans l’eau. Selon un exemple, la porosité du matériau est homogène, c’est à dire que la porosité par unité de volume est sensiblement identique en toute portion d’une même taille déterminée du matériau, et plus particulièrement dès lors que le volume de matériau pour la détermination de cette distribution est assez grand, par exemple 100 fois le volume moyen d’un pore, par exemple pour un matériau sphérique de diamètre sensiblement supérieur ou égal à 1 mm.. Ainsi, on exclut que la porosité soit ménagée dans le matériau sous la forme d’une unique cavité. La porosité du matériau peut être multi-échelle, c’est à dire qu’elle peut comprendre à la fois des micropores, des mésopores et des macropores. Par « micropore », on entend une cavité dont une dimension est inférieure à 2 nm, Par « mésopore », on entend une cavité dont une dimension est comprise entre 2 nm et 50 nm. Par « macropore », on entend une cavité dont une dimension est supérieure à 50 nm.
On entend par un matériau ou un composé « biodégradable » un matériau ou un composé se décomposant, par exemple sous l’action de cellules d’un organisme et/ou de microorganismes, en divers composés présentant peu, voire pas, d’impact dommageable sur le milieu naturel. On entend par un matériau ou un composé « biocompatible », un matériau ou un composé présentant peu, voire pas, d’impact dommageable sur le milieu biologique. Le matériau n’est notamment pas toxique pour les cellules d’un milieu vivant. Un matériau biocompatible est susceptible de remplir une fonction en contact avec un milieu vivant, et d’entrer en contact avec ce milieu assez longtemps pour induire une perturbation de ce milieu, mais sans impact dommageable sur ce milieu et/ou sur les cellules du milieu.
On entend par un matériau à base d’un composé A, un matériau comprenant ce composé A et éventuellement un voire plusieurs autre(s) composé(s). Un ion divalent désigne de façon générale un ion d’un élément chimique ayant gagné ou perdu 2 électrons. Un ion divalent présente donc un nombre de charge égal à deux.
Un ion métallique désigne de façon générale un ion d’un élément métallique du tableau périodique des éléments chimiques.
On entend par un paramètre « sensiblement égal/supérieur/inférieur à » une valeur donnée, que ce paramètre est égal/supérieur/inférieur à la valeur donnée, à plus ou moins 10 % près, voire à plus ou moins 5 % près, de cette valeur.
Le procédé 1 de fabrication du matériau 2 à base de chitosane est maintenant décrit en référence aux figures 1 à 3. Dans la suite de la description, le matériau 2 désigne de façon générique l’un ou l’autre des matériaux 2a, 2b, 2c décrits en détail ultérieurement. Comme illustré en figure 1 , le procédé 1 comprend une dissolution 10 au moins partielle, et de préférence totale, de chitosane 20 dans une solution aqueuse 100 comprenant au moins un acide, et désignée de façon équivalente par solution acide 100 dans la suite. La solution acide 100 présente un pH inférieur à 7, et de préférence inférieur à 4,5 pour favoriser la dissolution du chitosane 20. Le chitosane 20 présente en effet la propriété d’être au moins en partie, voire totalement, soluble en milieu aqueux acide. Le procédé comprend en outre la dissolution 11 d’un sel d’un ion métallique, et de préférence d’un ion métallique divalent dans la solution acide 100. Dans la suite, on considère à titre non limitatif que l’ion métallique est un cation métallique divalent. L’ion métallique divalent peut par exemple être choisi parmi l’ion cuivre Cu2+, l’ion cobalt Co2+ et l’ion nickel Ni2+. Notons que la dissolution 11 de l’ion métallique peut précéder ou suivre la dissolution 10 du chitosane 20 dans la solution acide 100. Notons en outre que chaque dissolution peut être faite dans une solution acide, les deux solutions acides étant ensuite combinées.
La solution acide 100 comprend donc le chitosane 20, l’ion métallique, et en outre un ion carboxylate pour former la solution à gélifier 101. L’ion carboxylate peut être issu de l’acide dissous dans la solution acide 100. Pour cela, l’acide peut être un acide carboxylique. En alternative ou en complément, le sel de l’ion métallique peut comprendre un ion carboxylate. L’acide de la solution 100 peut alors être un acide minéral, tel que l’acide chlorhydrique.
Ensuite, le procédé 1 comprend une mise en forme sphérique 12 du matériau 2, à partir de la solution à gélifier 101 , par gélification du chitosane 20. La gélification peut de façon alternative être désignée par « coagulation ». Le chitosane présente la propriété d’être soluble en milieu aqueux acide et de pouvoir gélifier, par exemple lorsque le pH devient basique. Lors de la gélification du chitosane 20, il est connu que les chaines de chitosane deviennent hydrophobes et insolubles, notamment de par la déprotonation des groupements amine. Les chaines de chitosane s’organisent et coagulent pour former un réseau ou hydrogel 2a résultant des interactions interchaines hydrophobes, des interactions de van der Waals et des liaisons hydrogènes.
Pour cela, la solution à gélifier 101 peut être mise en contact avec une solution gélifiante 120, désignée de façon équivalente par solution de coagulation 120. Par exemple, la solution gélifiante 120 est une solution basique. Selon un autre exemple, la solution gélifiante 120 est un mélange d’une solution organique et d’une solution aqueuse. Dans ce mélange, le volume de solution aqueuse et le volume de solution organique peuvent être sensiblement égaux, de préférence le volume de solution aqueuse est supérieur au volume de solution organique. La solution gélifiante 120 peut être un bain de congélation, par exemple un bain d’azote liquide. Dans la suite, on se réfère à l’exemple non limitatif dans lequel la solution gélifiante est une solution aqueuse basique 120. La solution à gélifier 101 peut par exemple être ajoutée à la solution basique 120.
La fabrication d’une sphère est favorisée par une densité supérieure de la solution gélifiante 120 par rapport à la solution à gélifier 101. Selon un exemple, la solution gélifiante présente une densité supérieure à 1 , et de préférence supérieure à 1 ,05 et plus préférentiellement encore supérieure à 1 ,1. Grâce à ces densités, la solution à gélifier 101 est en suspension dans la solution gélifiante 120, sous forme d’une sphère. Le risque de déformation de la sphère, par exemple sur un bord d’un contenant, est ainsi minimisé. La gélification permet de figer cette forme sphérique et ainsi d’obtenir un matériau 2, 2a de haute sphéricité. Pour assurer cette suspension, le volume de la solution gélifiante 120 est au moins deux fois supérieur, et de préférence au moins 10 fois supérieur, à celui de la solution à gélifier 101 ajouté.
Cet ajout peut être illustré par les figures 2 et 3, décrites plus en détail ultérieurement. Cet ajout peut être effectué de sorte que le pH de la solution basique 120 ne devienne pas inférieur à 8. Pour cela, la concentration en acide de la solution à gélifier 101 , la concentration en base de la solution basique 120 et le volume de solution à gélifier 101 ajouté relativement au volume de la solution basique 120 peuvent être ajustés. De préférence, le volume de la solution basique 120 est au moins deux fois supérieur à celui de la solution à gélifier 101 ajouté.
Lors de la gélification, un complexe entre le chitosane 20 et l’ion métallique est formé. Notamment, le mécanisme de complexation envisagé est que les ions métalliques soient coordonnés par des sites de liaisons du chitosane 20, c’est à dire des groupements chimiques aptes à jouer le rôle de ligand de l’ion métallique, tels que les groupements amines et/ou les groupements hydroxyles du chitosane. L’ion carboxylate joue alors de rôle de structurant, notamment en interagissant avec les chaines de chitosane 20 pour stabiliser le réseau formé.
Par la formation de ce complexe, les chaînes polymères du chitosane 20 peuvent être organisées spatialement autour des ions métalliques en solution. Cette organisation spatiale permet de former un réseau de chaînes polymères espacées entre elles en formant des cavités. Plus particulièrement, au moins une chaîne polymère du chitosane peut s’organiser autour d’un ion métallique par les liaisons entre ses sites de liaisons et l’ion métallique divalent.
La mise en forme 12 permet d’obtenir un matériau sous la forme d’un hydrogel 2a, dans lequel l’ion métallique en solution organise spatialement les chaînes polymères du chitosane autour du complexe. Une fois le chitosane 20 gélifié, le réseau formé par les chaînes polymères de chitosane 20 et notamment les sites de liaison aux ions métalliques divalents, peuvent être figés dans le matériau 2. La gélification et la formation du complexe, ainsi que l’ion carboxylate jouant le rôle de structurant, confèrent au chitosane des propriétés mécaniques suffisantes pour permettre sa mise en forme et obtenir le matériau 2 sous une forme sphérique, de manière reproductible.
Le procédé 1 est exempt d’étape de réticulation chimique du chitosane 20. Plus particulièrement, le chitosane 20 n’est pas réticulé chimiquement suite à la mise en forme 12 du matériau 2. La mise en forme 12 peut éventuellement être suivie d’au moins une parmi une désorption 13 de l’ion métallique et une déshydratation 14 du matériau 2a ou 2b, décrites ultérieurement, pour obtenir le matériau 2c, sans réticulation chimique additionnelle. La mise en forme 12 peut éventuellement être suivie d’au moins une parmi une désorption 13 de l’ion métallique et une déshydratation 14 du matériau 2a ou 2b, sans autre étape additionnelle pour obtenir le matériau 2c.
L’absence de réticulation permet d’éviter la formation de liaisons covalentes de réticulation dans le matériau 2. Les liaisons de réticulation peuvent bloquer des cavités dans le réseau de chaînes polymères par pontage entre les chaînes polymères. Les liaisons de réticulation peuvent notamment limiter le nombre de sites de liaisons aux ions métalliques divalents.
Le procédé 1 étant exempt d’une étape de réticulation chimique, il n’est pas nécessaire d’ajouter au matériau 2, et plus particulièrement au chitosane 20, des composés configurés pour modifier les propriétés physico-chimiques du chitosane tels que des agents de réticulation chimiques. Ces agents de réticulation, tels que le formaldéhyde ou le glyoxal, sont généralement toxiques pour les organismes vivants. Le procédé 1 ne mettant pas en œuvre ces composés, la fabrication du matériau est facilitée. Son impact environnemental et sa toxicité peuvent être réduits. En outre, le matériau 2 obtenu est exempt de ces composés, ce qui permet d’améliorer sa biocompatibilité et sa biodégradabilité. L’amélioration de la biocompatibilité permet de rendre le matériau utilisable dans des applications telles que la potabilisation de l’eau ou encore dans le domaine médical.
À l’issue de la mise en forme 12, et comme illustré en figure 1 , on peut donc obtenir un matériau 2a comprenant du chitosane non réticulé de façon covalente et présentant des sites de liaisons aux ions métalliques divalents. Le matériau 2a est plus particulièrement sous une forme hydratée, et notamment sous la forme d’un hydrogel. Les sites de liaisons peuvent être les fonctions amine et hydroxyles associées à un ion métallique.
Pour retirer les ions métalliques du matériau 2a, le procédé peut comprendre une désorption 13 des ions métalliques du matériau 2a. Ainsi, la biocompatibilité du matériau 2b obtenu peut être encore améliorée, le matériau 2b étant exempt d’ion métallique et d’agent de réticulation. Le matériau 2b peut être essentiellement formé de chitosane 20, d’ions carboxylates et d’eau. En effet, les sites de liaisons aux ions métalliques du chitosane peuvent être libérés des ions métalliques. Les sites de liaisons peuvent conserver leur conformation obtenue par complexation puis gélification du chitosane 20. Dès lors, ils conservent une affinité particulière pour l’ion métallique ayant servi de structurant lors de la fabrication du matériau 2. Les sites de liaisons présentent en outre une affinité pour d’autres ions métalliques divalents, distincts de l’ion métallique ayant servi de structurant lors de la fabrication du matériau 2. Lors du développement de l’invention, il a été mis en évidence de façon surprenante qu’il n’était pas nécessaire de réticuler le chitosane avant désorption, et que les dispositions des chaines de chitosane dans l’espace, induites par les liaisons inter et intra chaines, ne sont pas affectées par la désorption des ions métalliques. De ce fait, la désorption des ions métalliques n’engendre pas l’effondrement de la structure des billes. Suite à la désorption 13 des ions métalliques, on comprend que le matériau 2b est particulièrement adapté pour la captation d’ions métalliques divalents dans des effluents, par exemple dans de l’eau résiduaire. Une eau résiduaire est une eau qui a fait l'objet d'une utilisation domestique, agricole ou industrielle. Le matériau 2b peut ainsi être utilisé pour la dépollution d’effluents, dont la pollution est causée par des ions métalliques. Le chitosane 20 n’étant pas réticulé chimiquement, le nombre de sites de liaison est préservé. Par conséquent, la capacité du matériau 2b à capter des ions métalliques est augmentée par rapport aux solutions existantes, et notamment par rapport à du chitosane non figé par complexation d’un ion métallique, et au chitosane réticulé chimiquement.
Suite à la mise en forme 12 du matériau 2a, voire suite à la désorption 13 des ions métalliques, le matériau 2a, 2b peut être récupéré, par exemple par tamisage. L’ensemble des étapes du procédé jusqu’à la mise en forme 12 du matériau 2, voire jusqu’à la désorption 13 des ions métalliques, peuvent être effectuées à température ambiante.
Suite à la mise en forme 12 du matériau 2a, voire suite à la désorption 13 des ions métalliques, le matériau 2a, 2b peut être déshydraté 14. En alternative, le matériau 2b peut être déshydraté suite à la mise en forme 12 du matériau 2a et avant la désorption 13 des ions métalliques. Ainsi, le matériau 2c obtenu à l’issue de cette déshydratation 14 peut être sous la forme d’un matériau poreux, et plus particulièrement d’un xérogel, d’un lyophilisât ou d’un aérogel. Selon un exemple, le matériau 2c obtenu à l’issue de cette déshydratation peut comprendre une proportion en eau physisorbée inférieure à 15 %, voire inférieure à 5 %, voire inférieure à 1 %, par rapport à la masse totale du matériau. La déshydratation 14 permet de diminuer la masse du matériau 2 et d’allonger sa durée de vie, facilitant ainsi son transport et son stockage.
Chaque étape du procédé 1 est maintenant décrite en détail. Lors de la dissolution 10 du chitosane 20, une masse de chitosane peut être dissoute de sorte que la solution acide 100, ou la solution à gélifier 101 à obtenir, présente une concentration massique en chitosane 20 comprise entre 0,5 % et 10 % par rapport à la masse totale de la solution. Selon un exemple, le degré d’acétylation du chitosane 20 est inférieur ou égal à 30 %, et de préférence inférieur ou égal à 10 %. Selon un exemple combinable ou séparable, la masse molaire moyenne en masse du chitosane 20 est supérieure ou égale à 100 000 g/mol, et de préférence supérieure ou égale à 150 000 g/mol. Selon un exemple combinable ou séparable, la masse molaire moyenne en masse du chitosane 20 est inférieure ou égale à 500 000 g/mol, voire inférieure ou égale à 300 000 g/mol. Le chitosane dont masse molaire est inférieure à 300 000 g/mol est préférable pour l’élaboration de billes de diamètre inférieure à 10 mm, notamment par injection par jet vibré. Le chitosane de la masse molaire supérieure à 300 000 g/mol est préférable pour l’élaboration de billes de diamètre supérieur à 10 mm.
Lors du développement de l’invention, il a été mis en évidence que plus le degré d’acétylation est faible et/ou la masse molaire moyenne du chitosane 20 est élevée, plus les sphères obtenues ont un coefficient de sphéricité élevé. Le coefficient de sphéricité (SC) est défini par l’équation suivante : où A est l’aire de la surface projetée de la bille et p son périmètre. Le calcul peut être effectué à partir d’une analyse d’image, par exemple à partir d’image de microscopie électronique à balayage. Une sphère parfaite possède un coefficient de sphéricité SC = 1. Plus la forme du matériau se rapproche d’une sphère parfaite, plus SC se rapproche de 1 .
Pour une concentration massique de chitosane donnée, plus le degré d’acétylation est faible, plus il y a de groupements amine disponibles pour interagir avec les ions métalliques et former des complexes.
La solution acide 100 peut comprendre un acide à une concentration comprise entre 0,05 et 5 mol/L, de préférence entre 0,5 mol/L et 5 mol/L, plus préférentiellement encore entre 0,5 mol ZL et 1 mol/L afin de maximiser la dissolution du chitosane 20. La solution acide 100 peut comprendre au moins un acide organique, présentant au moins un groupement carboxylique de formule chimique -COOH. L’acide organique améliore la dissolution du chitosane en solution, solubilisant le chitosane tout en limitant la rupture des chaines du polymère, par rapport à un acide minéral.
Plus particulièrement, l’acide organique peut être un monoacide, un diacide voire un triacide. L’acide organique peut être choisi parmi :
- l’acide acétique, de formule chimique CH3COOH,
- l’acide formique, de formule chimique HCOOH,
- l’acide lactique, de formule chimique CH3CH(OH)COOH,
- l’acide malique, de formule chimique COOHCH(OH)CH2COOH,
- l’acide maléique, de formule chimique COOHCHCHCOOH,
- l’acide citrique, de formule chimique COOHCH2C(COOH)(OH)CH2COOH.
De préférence, l’acide organique est l’acide acétique. Plus préférentiellement encore, l’acide organique est l’acide formique. Lors du développement de l’invention, il a été mis en évidence que l’utilisation de l’acide formique permet d’augmenter la sphéricité de l’hydrogel formé et d’améliorer les propriétés mécaniques du matériau hydrogel. Lors du développement de l’invention, il a été mis en évidence que l’acide formique facilite la formation de sphères de grande sphéricité. Une hypothèse est que l’utilisation de différents acides, donc de différents anions interagissant aves le chaines de chitosane, conduirait à des solutions de tension de surface différentes. L’utilisation d’un ion carboxylate induirait un repli de la solution à gélifier 101 dans la solution de gélification 120 rendant l’ensemble plus rigide, et ainsi la formation de sphères de plus grande sphéricité.
Lors de la dissolution 11 du sel de l’ion métallique divalent, une masse m2 de sel peut être dissoute de sorte que l’ion métallique est à une concentration comprise entre 5 et 25 % en masse par rapport à la masse rri! de chitosane 20. Selon la masse molaire de l’ion métallique, l’ion métallique peut être à une concentration comprise entre 0,5 et 4,5 mmol par gramme de chitosane, et de préférence entre 0,7 et 4,2 mmol par gramme. Selon la masse molaire de l’ion métallique, l’ion métallique peut être à une concentration comprise entre 0,25 et 2,5 mmol par gramme de chitosane. Cette gamme permet de limiter la viscosité de la solution à gélifier 101 , comme l’illustre la figure 7 décrite en détail ultérieurement, et donc de faciliter la mise en forme du matériau 2a.
Une faible viscosité limite les pertes viscoélastiques lors de la mise en forme du matériau. De préférence, la viscosité de la solution à gélifier est inférieure à 3 Pa.s, plus préférentiellement inférieure à 1 Pa. s, notamment pour faciliter une mise en forme 12 par injection par jet vibré. Dans cette gamme de concentration en sel métallique, la viscosité diminue avec l’augmentation de la concentration en sel métallique. De façon synergique avec l’absence de réticulation chimique, cette gamme de concentration des ions métalliques permet d’améliorer les propriétés mécaniques du matériau 2 obtenu. Notamment, et comme détaillé ultérieurement, le matériau 2 obtenu après la mise en forme 12 est sphérique et peut présenter un diamètre supérieur à 10 mm. En outre, limiter la concentration en ion métallique dans la solution à gélifier 101 permet de limiter l’impact environnemental du procédé.
Selon un exemple, le sel de l’ion métallique divalent est un chlorure ou un sulfate de l’un parmi l’ion nickel Ni2+, l’ion cuivre Cu2+ et l’ion cobalt Co2+. De préférence, le sel de l’ion métallique est un chlorure de cuivre, de formule chimique CuCI2 ou un chlorure de nickel, de formule chimique NiCI2 L’utilisation de ces ions permet une meilleure diminution de la viscosité, comme l’illustre la figure 7 décrite en détail ultérieurement, une mise en forme plus facile, et conduit à des matériaux texturés, c’est à dire avec des pores qui présente une orientation préférentielle dans l’espace, comme illustré par la figure 5. Cette texturation conduit à des matériaux avec de meilleures propriétés mécaniques.
De façon synergique, grâce au type et à la concentration de l’ion métallique, le degré d’acétylation, la masse molaire moyenne et la concentration en chitosane, et au type et à la concentration de l’ion carboxylate, dans les gammes et exemples précédemment décrits, les propriétés rhéologiques de la solution à gélifier 101 sont adaptées à la mise en forme 12 du matériau. La mise en forme 12 du matériau peut donc être facilitée. La viscosité de la solution à gélifier 101 comprenant le mélange 101 peut notamment être comprise entre 0,1 et 3 Pa.s, voire entre 0,1 et 1 ,1 Pa.s. Cette viscosité permet d’améliorer la sphéricité du matériau 2a lors de sa mise en forme. La viscosité de solution à gélifier 101 dans la gamme indiquée permet un écoulement laminaire, facilitant la mise en forme 12 du matériau 2a, notamment par des techniques de granulation vibrationnelle telles que l’injection par jet vibré ou par ultrasonication. La reproductibilité de forme du matériau 2 de haut degré de sphéricité est plus particulièrement améliorée. Par exemple, la polydispersité de billes du matériau 2 est réduite.
À titre d’exemple, la viscosité q (en Pa.s) en fonction de la vitesse de cisaillement dy/dt (en s-1) de différentes solutions à gélifier 101 , est représentée en figure 7 pour :
- une solution acide comprenant du chitosane sans ion métallique 3,
- une solution acide comprenant du chitosane et 5 % de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuSO4.5H2O 40,
- une solution acide comprenant du chitosane et 10 % de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuSO4.5H2O 41 ,
- une solution acide comprenant du chitosane et 5 % de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuCI2.2H2O 42,
- une solution acide comprenant du chitosane et 10 % de de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuCI2.2H2O 43,
- une solution acide comprenant du chitosane et 5 % de Ni (par rapport à la masse de chitosane) issu de NiCI2.2H2O 44,
- une solution acide comprenant du chitosane et 10 % de Ni (par rapport à la masse de chitosane) issu de NiCI2.2H2O 45, le degré d’acétylation, la masse molaire moyenne et la concentration en chitosane, et le type et la concentration de l’acide organique étant identiques entre les solutions.
Selon cet exemple, on observe que l’ajout des ions métalliques permet d’abaisser la viscosité de la solution acide en la divisant par un facteur 1 ,5 jusqu’à un facteur supérieur à 3 selon le sel dissous et sa concentration. En outre, par comparaison entre les courbes obtenues avec le sel CuSO4 et CuCI2 40, 41 , 42, 43 pour cet exemple, on peut observer que les chlorures d’ions métalliques permettent d’abaisser plus encore la viscosité par rapport aux sulfates d’ions métalliques. Par ailleurs, la nature de l’ion métallique peut jouer un rôle sur la viscosité de la solution, comme l’illustre la baisse de la viscosité plus importante pour NiCI2 que pour CuCI2.
La mise en forme 12 du matériau 2 peut être réalisée par augmentation de la concentration en agent alcalin dans la solution à gélifier 101. Pour cela, la solution à gélifier 101 peut être ajoutée et/ou mélangée à la solution basique 120. La solution basique 120 peut notamment présenter un pH sensiblement supérieur à 12, et de préférence sensiblement égal à 14. La solution basique 120 peut présenter une concentration en agent alcalin, par exemple de l’hydroxyde de sodium ou de la potasse, supérieure à 5 % massique, de préférence égale ou supérieure à 10 % massique, de sorte que la densité de la solution gélifiante soit supérieure à la densité de la solution à gélifier 101 , et pour favoriser une gélification rapide. Ainsi, la solution à gélifier 101 , une fois immergée dans la solution gélifiante 120, est en suspension dans la solution gélifiante, et gélifie rapidement pour conserver sa forme sphérique.
Selon un exemple, la solution basique 120 comprend de l’hydroxyde de sodium, de formule chimique NaOH, dissout. L’hydroxyde de sodium peut être dissout à une concentration massique comprise entre 5 et 25 %, voire entre 10 % et 25 % en masse par rapport à la masse de la solution basique 120.
Lors du développement de l’invention, il a été mis en évidence que plus la concentration en base, et notamment en hydroxyde de sodium, est élevée, plus la densité est élevée et plus la formation de sphères parfaites est facilitée. Ceci peut être dû à la différence de tension de surface entre la solution basique 120 et la solution acide 101 ainsi que la différence de densité entre la solution basique 120 et l’hydrogel complexé. En outre, la solution basique 120 peut comprendre de l’éthanol, de formule chimique CH3CH2OH. L’éthanol permet de modifier la texture du matériau 2 obtenu, et notamment de modifier sa porosité, d’augmenter sa surface spécifique. La solution basique peut présenter une proportion d’éthanol de 50 % en masse par rapport à la masse totale de la solution basique 120.
Selon un exemple alternatif, le matériau 2 peut être mis en forme 12 par goutte à goutte, par granulation, et plus particulièrement injection par jet vibré (désigné par prilling ou vibrated jet granulation en anglais), ou par ultrasonication. Dans ces techniques, la solution à gélifier 101 est immergée par un goutte-à-goutte 121 contrôlé dans la solution basique 120 pour obtenir le matériau 2 sous forme de billes. Selon un exemple, le volume de chaque goutte est inférieur à 0,1 ml_. Le goutte-à-goutte 121 peut typiquement être formé par une buse d’éjection 73. Selon le diamètre de la buse 73, le diamètre des billes formées peut être modulé. Par exemple, le diamètre des billes peut être compris entre 0,5 mm et 15 mm, voire entre 0,5 et 10 mm, voire entre 0,5 et 5 mm.
Comme illustré par la figure 2, lors d’une granulation par jet vibré, la solution à gélifier 101 peut être contenue dans un réservoir 70. Le réservoir 70 peut être maintenu sous pression d’air par un contrôleur 71 , afin d’acheminer la solution à gélifier 101 jusqu’à une buse d’éjection 73 reliée à une tête vibrante 72. La tête vibrante, reliée à un générateur de basses fréquences 76, permet l’éjection de gouttes par la buse d’éjection 73. La forme des gouttes, ainsi que leur espacement peuvent être contrôlés par un dispositif de contrôle de l’éjection 74, par exemple observé à l’aide d’un stroboscope 74. Les gouttes éjectées peuvent tomber l’une après l’autre dans la solution basique 120 pour obtenir le matériau 2a sous forme de billes. La solution basique 120 peut en outre être agitée par un agitateur 75.
La mise en forme 12 du matériau 2a peut par ailleurs être configurée pour obtenir des billes de matériau 2a de diamètre D supérieur à 10 mm, voire supérieur à 15 mm. Pour cela, le matériau 2 peut par exemple être mis en forme 12 par immersion 122, dans la solution basique 120, d’un volume supérieur à 0,1 mL, voire supérieure à 5 mL de la solution à gélifier 101. Un bêcher contenant la solution à gélifier 101 peut plus particulièrement être immergé dans la solution basique 120, comme illustré en figure 3.
Suite à la mise en forme 12 du matériau 2a, les ions métalliques peuvent être retirés du matériau 2a par désorption 13. Les ions métalliques peuvent notamment être retirés de leurs sites de liaisons avec le chitosane au sein du matériau 2a. Pour cela, le matériau 2a mis en forme peut être immergé dans une solution aqueuse de désorption, et de préférence sous une faible agitation. Ainsi, un matériau 2b, et notamment un hydrogel 2b exempt d’ions métalliques peut être obtenu.
La solution de désorption peut par exemple comprendre de l’acide sulfurique, de formule chimique H2SO4. Ainsi l’acide sulfurique perturbe les interactions entre les sites de liaisons et l’ion métallique, ce qui permet la décomplexation des ions métalliques. Il y a compétition entre les ions H+ et les ions métalliques au niveau des sites de liaison. À faible pH, ce sont les ions H+ qui l’emportent et donc les ions métalliques sont désorbés et peuvent être éliminés par lavage. Il est connu que le chitosane n’est pas soluble à température ambiante dans l’acide sulfurique dilué, et plus particulièrement à un pH supérieur à 4,5, ce qui permet d’éviter la dissolution de l’hydrogel. La concentration en H2SO4 peut par exemple être inférieure à 0,5 mol/L, voire inférieure à 0,1 mol/L. Le matériau 2a étant exempt d’agent de réticulation et/ou de greffage, et notamment le chitosane au sein du matériau 2a étant non-réticulé de façon covalente, une concentration dans les valeurs indiquées permet en outre de limiter sa dégradation lors de la désorption. En limitant la quantité d’acide, l’impact environnemental du procédé est en outre limité.
Selon un autre exemple, la solution de désorption peut par exemple comprendre de l’acide éthylènediaminetétraacétique, communément abrégé EDTA et dont la formule chimique (II) est donnée ci-dessous. Ainsi l’EDTA présentant une affinité pour les ions métalliques divalents supérieure à celle du chitosane, l’EDTA permet de capter par compétition les ions métalliques et ainsi de les désorber du matériau 2a. La concentration en EDTA peut par exemple être inférieure à 0,5 mol/L, voire inférieure à 0,1 mol/L.
Le procédé peut comprendre, après la désorption 13 des ions métalliques, un lavage avec de l’eau déionisée pour enlever les traces d’acide sulfurique ou d’EDTA. La biocompatibilité du matériau 2b peut ainsi être encore améliorée, ces espèces n’étant dès lors pas susceptibles d’être relarguées par le matériau lors de son utilisation.
Suite à la mise en forme 12 du matériau, voire suite à la désorption 13 des ions métalliques, le matériau 2a, 2b peut être déshydraté. Ainsi, le matériau 2 peut être passé d’un hydrogel 2a, 2b à une forme déshydratée 2c, telle qu’un xérogel, un aérogel ou un lyophilisât.
Par exemple, un hydrogel 2a, 2b peut être séché à l’air libre pour obtenir un xérogel 2c. Lors du séchage, l’eau s’évapore et exerce une traction capillaire très élevée sur les chaines du chitosane 20, ce qui a pour effet de les rapprocher et de former un gel de forte densité. Le xérogel 2c peut être réhydraté, par exemple en le plongeant dans une solution aqueuse. Le xérogel peut alors s’imbiber d’eau et la porosité est de nouveau au moins en partie accessible de l’environnement, par exemple pour la dépollution d’une eau.
Par exemple, un hydrogel 2a, 2b peut être traité par lyophilisation, c’est-à-dire par dessiccation par sublimation à basse température, c’est à dire à moins de -50°C, voire à -20°C, pour obtenir un lyophilisât 2c. L’hydrogel 2a, 2b peut par exemple être immergé dans un bain d’azote liquide. L’hydrogel 2a, 2b peut être par ailleurs congelé puis déshydraté sous vide, par exemple à une température de comprise entre -50°C et -85°C et sous une pression de 0,025 mbar.
L’hydrogel 2a, 2b peut en alternative être traité par séchage supercritique, pour obtenir un aérogel 2c. Le séchage supercritique permet d’éviter des changements de phase du solvant au sein du matériau 2 pouvant détériorer sa microstructure. Le séchage supercritique est la méthode de déshydratation qui respecte le mieux la porosité initiale de l’hydrogel ainsi que la disposition spatiale des chaines de chitosane. C’est donc le séchage supercritique qui donne le matériau de plus haute surface spécifique. Pour cela, l’hydrogel 2a, 2b peut être immergé dans un fluide liquide sous pression, ce fluide étant ensuite chauffé au-delà de son point critique. La pression peut ensuite être progressivement diminuée pour libérer le fluide sous forme de gaz. Le matériau déshydraté 2c obtenu n’a ainsi subi que peu, voire pas de tension superficielle due à un changement d’état. Le fluide peut par exemple être du dioxyde de carbone, de formule chimique CO2. Préalablement à l’immersion de l’hydrogel 2a, 2b dans le fluide, l’eau contenue dans l’hydrogel peut être substituée par de l’éthanol, par exemple par immersions successives dans des bains d’un mélange eau/éthanol de concentrations de plus en plus élevées en éthanol, telles que de 10 à 100 % par tranche de 10 %). Ainsi, l’eau est éliminée préalablement au séchage supercritique. Notons qu’on peut prévoir que le matériau 2a ou 2b soit déshydraté 14 suite à sa mise en forme 12, puis réhydraté par immersion dans une solution aqueuse. Les ions métalliques peuvent alors être retirés du matériau par désorption 13.
Le matériau 2 est maintenant décrit en référence aux figures 4 à 6 et 8. Le matériau 2 peut être obtenu par le procédé 1 . Le matériau 2 peut présenter toute caractéristique résultant de la mise en œuvre du procédé 1 . Le procédé 1 peut en outre comprendre toute étape configurée pour obtenir une caractéristique du matériau 2.
Le matériau 2 est à base de chitosane. Le matériau peut ainsi présenter des propriétés du chitosane 20. Par exemple, le matériau 2 peut être fongistatique et/ou bactériostatique. Selon un exemple, la proportion de chitosane 20 dans le matériau 2 est supérieure à 90 %, voire 95 %, voire 99 %, voire 99, 9 %, de la masse sèche totale du matériau 2. Plus la proportion en chitosane dans le matériau 2 est élevée, plus le matériau 2 peut être biodégradable. La proportion en chitosane peut notamment être déterminée par analyse thermogravimétrique suivie d’une analyse élémentaire des cendres, suivie d’une dissolution directe du matériau sec dans de l’acide et une analyse chimique élémentaire telle que par spectrométrie à plasma à couplage inductif, par exemple par spectrométrie à plasma à couplage inductif et spectrométrie optique (abrégé ICP- OES) ou par spectrométrie à plasma à couplage inductif et spectrométrie de masse (abrégé ICP- MS).
Selon un exemple, au moins une partie des sites de liaisons à un ion métallique divalent du chitosane peuvent être libres. Le matériau peut comprendre des ions métalliques à une proportion inférieure à 5 %, voire inférieure à 0,1 %, de la masse sèche totale du matériau. Cette proportion peut notamment être inférieure à 0,1 % de la masse sèche totale du matériau après désorption des ions métalliques. La proportion d’ions métalliques dans le matériau peut par exemple être déterminée après dissolution du matériau dans de l’acide et dosage du métal par une analyse chimique élémentaire telle que par spectrométrie à plasma à couplage inductif.
Le matériau 2 peut être obtenu sous des formes géométriques très variées telles que des billes, des fils, des sphères creuses, des fibres creuses, des membranes, des films, des formes déterminées par moulage. Cette forme peut être déterminée par la technique de mise en forme. Selon un exemple, le matériau 2 est sous forme d’un cylindre plein ou creux, par exemple formé par extrusion. Le diamètre du cylindre peut être compris entre 1 mm et plusieurs centimètres. Selon un exemple, le matériau 2 est sous forme d’un film. Selon un exemple, le matériau 2 est sous forme de billes de haute sphéricité. Grâce aux propriétés de la solution à gélifier 101 lors de la mise en forme, le matériau sous forme de billes peut présenter un coefficient de sphéricité supérieur à 0,95, voire supérieur à 0,99. Ainsi, la résistance à la déformation du matériau 2 peut être augmentée. Les billes peuvent par ailleurs présenter un diamètre compris entre 1 mm et plusieurs centimètres. L’augmentation de la taille des billes formées, par rapport aux solutions existantes à base de chitosane, facilite leur transport, leur stockage, leur manipulation et leur conditionnement. Notamment, pour une application à la dépollution de l’eau, le matériau 2 est plus facilement récupérable, par exemple par tamisage. Comme illustré dans la figure 4, des billes peuvent présenter des diamètres D1 à D4 compris entre 1 et 4 mm. Ces billes peuvent notamment être obtenues par granulation par jet vibré. Des billes peuvent présenter des diamètres D5 à D8 supérieurs à 4 mm, voire supérieurs à 10 mm, voire supérieurs à 15 mm. Des billes peuvent présenter des diamètres supérieurs à 50 mm, voire 100 mm. Ces billes peuvent notamment être obtenues par immersion dans la solution basique 120 d’un volume supérieur à 0,1 mL, voire supérieur à 0,5 mL, voire supérieur à 5 mL de solution acide 101 .
Le matériau 2c, peut présenter une surface spécifique supérieure à 10 m2/g, voire supérieure à 250 m2/g. La surface spécifique peut être comprise entre 10 et 250 m2/g. Ainsi, la surface d’échange entre un fluide et le matériau peut être augmentée par rapport aux matériaux à base de chitosane réticulé chimiquement. La réhydratation du matériau sous sa forme déshydratée est ainsi facilitée. En outre, le matériau 2 est ainsi particulièrement adapté pour la captation d’ions métalliques pour des applications de dépollution.
La surface spécifique peut être mesurée par adsorption de gaz et plus particulièrement par adsorption de diazote à une température de 77 Kelvin. Un exemple d’appareil pouvant être utilisé est un sorptomètre Micromeritics® ASAP 2020 et le calcul de la surface spécifique est réalisé grâce à l'équation BET (abrégé de Brunauer Emmet-Teller) entre les pressions relatives 0,05 et 0,35.
Selon un exemple, le matériau peut être un hydrogel comprenant une proportion en eau supérieure à 90 %.
Le matériau 2c peut être déshydraté. Le matériau 2 peut présenter une proportion en eau physisorbé inférieure à 10 %, voire inférieure à 5 %, voire inférieure à 1 % notamment dans le cas d’un xérogel, par rapport à la masse totale du matériau 2. Notons que cette proportion en eau peut dépendre de l’humidité relative dans laquelle les billes se trouvent. De par le procédé précédemment décrit, et notamment par la composition de la solution acide 101 , le matériau 2c sous forme de lyophilisât peut présenter une texturation sensiblement périodique de cavités 21 . Au moins 50 %, voire au moins 70 %, de ces cavités 21 peuvent être de forme ovoïde de dimension comprise entre 0,5 à 4 pm. Les cavités du matériau 2 peuvent être séparées par des parois 200 de chitosane d’une épaisseur sensiblement égale à 20 nm. Cette texturation peut être observée par exemple par Microscopie Électronique à Balayage, comme illustré dans les figures 5 et 6. Par exemple, le matériau obtenu peut être coupé en au moins deux pour observer les cavités. La figure 5 illustre à titre d’exemple la porosité d’un matériau 2 après désorption des ions métalliques par l’acide sulfurique, et lyophilisation La figure 6 illustre à titre d’exemple la porosité d’un matériau 2 après désorption des ions métalliques par l’EDTA, lyophilisé. On peut constater que la nature de la solution de désorption peut influer sur la microstructure du matériau (texture). Plus particulièrement, les dimensions d’au moins 50 %, voire d’au moins 70 % des cavités obtenues suite à la désorption avec une solution comprenant de l’EDTA sont inférieures à celles des cavités obtenues suite à la désorption avec une solution comprenant de l’acide sulfurique.
De par le procédé précédemment décrit, et notamment grâce à la composition de la solution à gélifier 101 et/ou la composition de la solution basique 120, le matériau 2 sous forme hydrogel peut présenter un module d’élasticité supérieur à 6 000 Pa, voire supérieur à 10 000 Pa. Ainsi, le matériau présente une tenue mécanique permettant une manipulation aisée. Le module d'élasticité peut être mesuré par mesure rhéologique, par exemple sur un appareil ARES de TA® Instrument. La géométrie utilisée est de type « plate-plate » (25 mm). On forme un cylindre de matériau sous forme d’hydrogel de 25 mm de diamètre, qui est sollicité entre deux plaques. Les hydrogels utilisés sont préparés dans les mêmes conditions que les billes. Une déformation oscillatoire de 1% est exercée sur le cylindre et la contrainte oscillatoire résultante est mesurée pour en déduire les modules complexes. Les mesures sont répétées trois fois au moins et des modules moyens sont calculés.
À titre d’exemple, la figure 8 illustre le module d’élasticité G’ (en Pa) en fonction de la fréquence angulaire (rad/s) du matériau 2 pour un hydrogel 2a fabriqué à partir :
- d’une solution acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide maléique
50,
- d’une solution acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide acétique
51 ,
- d’une solution acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide acétique
52,
- d’une solution acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide malique
53,
- d’une solution acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide lactique
54,
- d’une solution acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide maléique
60,
- d’une solution acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide acétique
61 ,
- d’une solution acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide acétique
62,
- d’une solution acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide malique
63,
- d’une solution acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide lactique
64,
Après gélification et complexation, le chitosane 20 forme un matériau qui ne s’écoule pas comme un liquide mais qui peut être caractérisé par un module élastique caractéristique d’un gel. On peut constater que la complexation des ions métalliques divalents par le chitosane permet d’augmenter le module élastique des hydrogels 2a formés. L’ajout de sel métallique améliore les propriétés mécaniques par rapport au chitosane seul après gélification et formation du complexe dans la solution gélifiante 120. Selon cet exemple, le module élastique peut être multiplié par un facteur compris entre 1 ,4 et 12. La nature de l’acide organique dans la solution acide peut influencer le module élastique de l’hydrogel obtenu. Les plus hauts modules élastiques peuvent notamment être obtenus pour un hydrogel fabriqué à partir d’une solution acide de chitosane et de l’ion métallique comprenant de l’acide formique, de l’acide acétique ou de l’acide maléique.
Le matériau 2, et notamment le matériau 2b, 2c, peuvent être mis en œuvre dans un procédé de traitement d’un fluide susceptible de comprendre des ions métalliques divalents. Ce fluide peut par exemple être un effluent d’eau résiduaire. Ce procédé peut comprendre l’immersion dans le fluide du matériau 2, durant laquelle les ions métalliques divalents peuvent être adsorbés dans le matériau 2 par complexation au niveau des sites de liaisons. De préférence, les ions métalliques utilisés lors de la fabrication du matériau 2 ont été retirés par désorption préalablement à son immersion dans le fluide à traiter. Le matériau 2 peut donc être exempt d’ions métalliques préalablement à cette immersion. Le procédé peut ensuite comprendre une récupération du matériau 2, par exemple par tamisage. Selon un exemple alternatif ou combinable, le matériau 2 peut être compris dans une cartouche.
Suite à l’adsorption des ions métalliques par le matériau, par exemple au cours d’un premier cycle d’utilisation pour le traitement des effluents d’eau résiduaire, le procédé peut comprendre une régénération par désorption des ions métalliques adsorbés, par exemple selon les modalités décrites précédemment pour la désorption 14. Le matériau 2 peut être réutilisable pour plusieurs cycles d’adsorption et de désorption d’ions métalliques. Grâce aux propriétés mécaniques du matériau formé, et notamment grâce à un module d’élasticité élevé, le matériau 2 conserve son intégrité au long des cycles d’adsorption et de désorption. Ainsi, le coût du procédé de traitement est diminué, notamment en termes de matière première.
La couleur du matériau 2 peut être distincte selon qu’il contient des ions métalliques ou que les ions métalliques ont été retirés. Par exemple, le matériau 2 peut changer de couleur selon la nature des ions métalliques qu’il contient, par exemple, il est coloré en bleu lorsqu’il contient des ions Cu2+. Le matériau 2 peut être sensiblement transparent suite au retrait des ions métalliques. Le procédé peut comprendre une détermination d’un niveau de couleur seuil correspondant à la saturation en ions métalliques du matériau 2. Le procédé peut en outre comprendre une pluralité de mesures du niveau de couleur du matériau et une comparaison de chaque mesure avec le niveau de couleur seuil. Lorsque le niveau de couleur seuil est atteint, voire dépassé, le procédé peut comprendre l’émission d’une alerte pour récupérer et régénérer le matériau 2.
Exemples de réalisation du procédé de fabrication du matériau à base de chitosane
Des exemples de réalisation du procédé de fabrication du matériau à base de chitosane sont maintenant détaillés à titre non-limitatif.
Exemple 1 : fabrication de billes de taille millimétrique de chitosane par impression ionique au Cu2+
Dans cet exemple, le chitosane présente un degré de désacétylation de 90 % et une masse moléculaire moyenne en masse de 170 000 g/mol.
Une solution de chitosane, à la concentration massique de 3,5 %, est préparée à partir d’une solution aqueuse d’acide citrique à une concentration de 0,5 mol/L. Par exemple, pour une solution de 500 g, peser 17,5 g de chitosane et 482,5 g d’une solution d’acide citrique à 0,5 mol/L. La solution obtenue est agitée magnétiquement pendant 24 heures à une vitesse de 300 tour/min et à température ambiante.
Le sulfate de cuivre pentahydraté CuSO4.5H2O est ajouté à la solution aqueuse d’acide citrique et de chitosane de façon à obtenir 5 % en masse de Cu2+ par rapport à la masse de chitosane solubilisé. La solution obtenue est agitée magnétiquement à une vitesse de 300 tour/min pendant 2 heures à température ambiante.
Des billes d’hydrogels peuvent être mises en forme par goutte-à-goutte de la solution acide en utilisant une buse d’éjection de diamètre 0,8 mm. Le goutte-à-goutte est réalisé dans un bain de coagulation de NaOH à 10 % en masse en solution aqueuse. La densité de cette solution de coagulation est de 1 ,107. Le volume de la solution basique est au moins deux fois supérieur à celui de la solution acide. Lors du goutte-à-goutte, le bain de coagulation est agité à 200 tour/min. Les billes d’hydrogels sont ensuite laissées sous agitation dans le bain de coagulation pendant au moins 2 heures.
Les billes d’hydrogels sont récupérées par tamisage du bain de coagulation sur un tamis avec un diamètre de maille inférieur à celui des billes d’hydrogel. Les billes récupérées sont lavées six fois avec de l’eau déionisée d’un volume au moins égal à deux fois celui des billes , pour un retour du pH de la solution de lavage à la neutralité. Le volume d’eau utilisé pour chaque lavage peut être au moins deux fois supérieur à celui des billes récupérées.
Une désorption des ions Cu2+ est ensuite réalisée par immersion des billes d’hydrogels dans une solution d’EDTA d’un volume deux fois supérieur à celui des billes d’hydrogel et à une concentration de 0,3 mol/L. La désorption est laissée pendant 60 minutes sous agitation orbitale à une vitesse de 150 tour/min.
Les billes d’hydrogels sont ensuite lavées deux fois à l’eau déionisée avec à chaque fois un volume d’eau au moins deux fois supérieur à celui des billes d’hydrogels. Les billes d’hydrogels sont ensuite stockées dans l’eau déionisée à une température de 4°C
Exemple 2 : fabrication de billes de taille millimétrique de chitosane par impression ionique au Co2+
Dans cet exemple, le chitosane présente un degré de désacétylation de 90 % et une masse molaire moyenne en masse de 170 000 g/mol.
1 % en masse de chitosane, par rapport à la masse totale de la solution, est solubilisé dans une solution aqueuse d’acide acétique à une concentration de 0,5 mol/L. Par exemple, pour une solution de 500 g, peser 17,5 g de chitosane et 482,5 g d’une solution d’acide acétique à 0,5 mol/L. La solution obtenue est agitée magnétiquement pendant 24 heures à une vitesse de 300 tour/min et à température ambiante.
Du chlorure de cobalt hexahydraté CoCI2.6H20 est ajouté de façon à obtenir 10 % en masse de Co2+ par rapport à la masse de chitosane solubilisé. La solution obtenue est agitée magnétiquement à une vitesse de 300 tour/min pendant 2 heures à température ambiante.
Des billes d’hydrogels peuvent être mises en forme par goutte-à-goutte de la solution acide en utilisant une buse d’éjection de diamètre 0,8 mm. Le goutte-à-goutte est réalisé dans un bain de coagulation de NaOH à 10 % en masse. Le volume de la solution basique est au moins deux fois supérieur à celui de la solution acide. Lors du goutte-à-goutte, le bain de coagulation est agité à 300 tour/min. Les billes d’hydrogels sont ensuite laissées sous agitation dans le bain de coagulation pendant au moins 2 heures.
Les billes d’hydrogels sont récupérées par tamisage du bain de coagulation sur un tamis avec un diamètre de maille inférieur à celui des billes d’hydrogel. Les billes récupérées sont lavées six fois avec de l’eau déionisée d’un volume au moins égal à deux fois celui des billes, pour un retour du pH de la solution de lavage à la neutralité. Le volume d’eau utilisé pour chaque lavage peut être au moins deux fois supérieur à celui des billes récupérées.
Une désorption des ions Co2+ est ensuite réalisée par immersion des billes d’hydrogels dans une solution d’acide sulfurique d’un volume deux fois supérieur à celui des billes d’hydrogel et à une concentration de 0,1 mol/L. La désorption est laissée pendant 60 minutes sous agitation orbitale à une vitesse de 150 tour/min.
Les billes d’hydrogels sont ensuite lavées deux fois à l’eau déionisée avec à chaque fois un volume d’eau au moins deux fois supérieur à celui des billes d’hydrogels.
Les billes d’hydrogels sont ensuite récupérées sur un tamis avec un diamètre de maille inférieur à celui des billes d’hydrogel. Les billes sont déshydratées par lyophilisation pendant 48 heures. Les billes obtenues ont une porosité ordonnée et une tenue mécanique avec une résistance à la déformation élevée.
Exemple 3 : élaboration de billes de taille centimétrique de chitosane par impression ionique au Ni2+
Dans cet exemple, le chitosane présente un degré de désacétylation de 95 % et une masse moléculaire moyenne en masse de 500 000 g/mol.
3,5 % en masse de chitosane est solubilisé dans une solution aqueuse d’acide citrique à une concentration de 0,5 mol/L. Par exemple : pour une solution de 500 g, peser 17,5 g de chitosane et 482,5 g d’une solution d’acide citrique à 0,5 mol/L. La solution obtenue est agitée magnétiquement pendant 24 heures à une vitesse de 300 tour/min et à température ambiante.
Du chlorure de Nickel dihydraté NiCI2.2H2O est ajouté de façon à obtenir 2,5 % en masse de Ni2+ par rapport à la masse de chitosane solubilisé. La solution obtenue est agitée magnétiquement à une vitesse de 300 tour/min pendant 2 heures à température ambiante. On nomme ce mélange A.
Un bêcher contenant 10 mL du mélange A est introduit dans un bêcher de 50 mL contenant un bain de coagulation basique. Le bêcher est plongé entièrement dans le bain de coagulation ce qui a pour effet de gélifier le mélange A qui forme alors une sphère parfaite de taille centimétrique.
La bille d’hydrogel est récupérée par filtration du bain de coagulation sur un tamis avec un diamètre de maille inférieur à celui de la bille d’hydrogel.
Au vu de la description qui précède, il apparaît clairement que l’invention propose un matériau à base de chitosane de sphéricité améliorée par rapport aux solutions existantes, et le procédé pour l’obtenir.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisations précédemment décrits et s’étend à tous les modes de réalisation couverts par l’invention.
LISTE DES REFERENCES NUMERIQUES
1 Procédé
10 Dissolution du chitosane
100 Solution acide 101 Solution à gélifier
11 Dissolution de l’ion métallique
12 Mise en forme
120 Solution gélifiante
121 Injection par jet vibré
122 Immersion
13 Désorption de l’ion métallique
14 Déshydratation
2 Matériau
2a Hydrogel
2b Hydrogel exempt d’ion métallique
2c Xérogel, aérogel, lyophilisât
20 Chitosane
200 Paroi
21 Cavité
3 Solution aqueuse acide comprenant du chitosane sans ion métallique
40 Solution aqueuse acide comprenant du chitosane et 5 % de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuSO4.5H2O.
41 Solution aqueuse acide comprenant du chitosane et 10 % de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuSO4.5H2O.
42 Solution aqueuse acide comprenant du chitosane et 5 % de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuCI2.2H2O
43 Solution aqueuse acide comprenant du chitosane et 10 % de Cu (par rapport à la masse de chitosane) issu de CuCI2.2H2O
44 Solution aqueuse acide comprenant du chitosane et 5 % de Ni (par rapport à la masse de chitosane) issu de NiCI2.2H2O
45 Solution aqueuse acide comprenant du chitosane et 10 % de Ni (par rapport à la masse de chitosane) issu de NiCI2.2H2O
50 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide maléique
51 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse de chitosane acide avec ion métallique et comprenant de l’acide acétique
52 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse de chitosane acide avec ion métallique et comprenant de l’acide formique
53 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide malique
54 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse acide de chitosane avec ion métallique et comprenant de l’acide lactique
60 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide maléique 61 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide acétique
62 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide formique 63 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide malique
64 Hydrogel fabriqué à partir d’une solution aqueuse acide de chitosane sans ion métallique et comprenant de l’acide lactique
70 Réservoir 71 Contrôleur de pression d’air
72Tête vibrante
73 Buse d’éjection
74 Dispositif de contrôle de l’éjection
75 Agitateur 76 Générateur de basse fréquence

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé (1) de fabrication d’un matériau (2) à base de chitosane (20), comprenant :
• une dissolution (10) de chitosane (20) dans une solution aqueuse comprenant au moins un acide (100),
• une dissolution (11) d’un sel d’un ion métallique dans la solution aqueuse (100), la dissolution (10) de chitosane (20) et la dissolution (11) du sel de l’ion métallique induisant la formation d’une solution à gélifier (101) comprenant le chitosane, l’ion métallique, et un ion carboxylate issu d’au moins un parmi l’acide et le sel de l’ion métallique, puis
• une mise en forme (12) sphérique du matériau (2, 2a) par immersion de la solution à gélifier (101), dans une solution gélifiante (120), induisant une gélification du chitosane (20) et une complexation de l’ion métallique par le chitosane (20),
• après la mise en forme (12) du matériau (2, 2a, 2c), une désorption (13) des ions métalliques du matériau dans laquelle le matériau (2, 2a, 2c) est traité par une solution comprenant l’un parmi de l’acide sulfurique et de l’acide éthylènediaminetétraacétique, le procédé étant exempt d’une étape de réticulation chimique du chitosane (20).
2. Procédé (1) selon la revendication précédente, dans lequel la mise en forme (12) sphérique du matériau (2, 2a) est réalisée :
• par injection par jet vibré ou par goutte à goutte (121) de la solution à gélifier (101), ou
• par immersion (122), dans la solution gélifiante (120), d’un volume supérieur à 0,1 mL de la solution aqueuse acide (1010) comprenant le complexe (101) de l’ion métallique et du chitosane (20).
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution gélifiante (120) présente une densité supérieure à 1 , et de préférence supérieure à 1 ,05 et plus préférentiellement encore supérieure à 1 ,1 .
4. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution gélifiante (120) est une solution aqueuse présentant un pH supérieur à 12.
5. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant en outre, après la mise en forme (12) du matériau (2, 2a), une déshydratation (14) du matériau (2, 2a).
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la dissolution (11) du sel de l’ion métallique est configurée de sorte que l’ion métallique dans la solution à gélifier (101) est à une concentration comprise entre 5 % et 15 % en masse par rapport à la masse de chitosane (20) dans la solution à gélifier (101).
7. Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la dissolution (10) du chitosane est configurée de sorte que le chitosane (20) dans la solution à gélifier (101) est à une concentration comprise entre 0,5 % et 10 % en masse par rapport à la masse totale de solution à gélifier (101). Procédé (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la solution aqueuse acide (100) comprend un acide carboxylique organique à une concentration comprise entre 0,05 mol/L et 5 mol/L. Matériau (2) à base de chitosane (20) non-réticulé chimiquement, le matériau étant exempt d’agent de réticulation chimique et comprenant des ions carboxylates, caractérisé en ce que le chitosane (20) forme, avec les ions carboxylates, des sites de liaisons à un ion métallique, et le matériau (2) présente une forme sphérique, au moins une partie des sites de liaisons à l’ion métallique étant exempt d’ion métallique. Matériau (2) selon la revendication précédente, dans lequel la proportion en ions métalliques est inférieure à 5 %, de préférence inférieure à 0,1 %, de la masse sèche totale du matériau. Matériau (2) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, le matériau (2) présentant un diamètre supérieur à 10 mm. Matériau (2) selon l’une quelconque des deux revendications 9 et 10, le matériau (2) présentant un diamètre inférieur à 10 mm. Matériau (2) selon l’une quelconque des quatre revendications précédentes, le matériau (2) étant sous la forme d’un parmi un hydrogel (2a, 2b), un xérogel (2c), un lyophilisât (2c) et un aérogel (2c). Matériau (2) selon la revendication précédente, le matériau (2) étant sous la forme d’un hydrogel (2a, 2b), d’un lyophilisât (2c) ou d’un aérogel (2c) et présentant un coefficient de sphéricité SC supérieur à 0,95, de formule SC = avec A l’aire de la surface projetée du matériau et p son périmètre. Matériau (2, 2a) selon l’une quelconque des deux revendications précédentes, le matériau étant sous la forme d’un hydrogel (2a) présentant un module d’élasticité supérieur à 6 000 Pa. Matériau (2, 2c) selon l’une quelconque des revendications 13 et 14, le matériau (2, 2c) étant un lyophilisât (2c) ou un aérogel (2c) présentant une porosité de surface spécifique supérieure à 10 m2/g. Matériau (2, 2c) selon la revendication précédente, le matériau (2, 2c) étant un lyophilisât (2c) ou un aérogel (2c) présentant une porosité de surface spécifique supérieure à 200 m2/g. Matériau (2, 2c) selon l’une quelconque des revendications 13, 14, 16 et 17, le matériau (2, 2c) étant un lyophilisât (2c) ou un aérogel (2c) présentant une porosité formée de cavités (21), au moins 50 % des cavités (21) présentant une dimension comprise entre 0,5 à 4 pm.
EP21819488.4A 2020-12-10 2021-12-02 Procédé de fabrication par complexation et gélification d'un matériau à base de chitosane, et matériau associé Pending EP4259327A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2012985A FR3117378A1 (fr) 2020-12-10 2020-12-10 Procédé de fabrication par complexation et gélification d’un matériau à base de chitosane, et matériau associé
PCT/EP2021/083906 WO2022122528A1 (fr) 2020-12-10 2021-12-02 Procédé de fabrication par complexation et gélification d'un matériau à base de chitosane, et matériau associé

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4259327A1 true EP4259327A1 (fr) 2023-10-18

Family

ID=74592188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21819488.4A Pending EP4259327A1 (fr) 2020-12-10 2021-12-02 Procédé de fabrication par complexation et gélification d'un matériau à base de chitosane, et matériau associé

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP4259327A1 (fr)
FR (1) FR3117378A1 (fr)
WO (1) WO2022122528A1 (fr)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116532057A (zh) * 2023-05-08 2023-08-04 四川大学 一种不依赖金属离子的超分子水凝胶及其制备方法和应用
CN117511004B (zh) * 2023-11-28 2026-03-06 中海油能源发展装备技术有限公司 一种热可逆水凝胶及其制备方法和在油气管道暂堵中的应用
WO2025151086A1 (fr) * 2024-01-12 2025-07-17 Singapore University Of Technology And Design Matériau et procédés pour sa formation

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB8628289D0 (en) * 1986-11-26 1986-12-31 Shirley Inst Fabric incorporating microfungal hyphae

Also Published As

Publication number Publication date
FR3117378A1 (fr) 2022-06-17
WO2022122528A1 (fr) 2022-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022122528A1 (fr) Procédé de fabrication par complexation et gélification d'un matériau à base de chitosane, et matériau associé
Kim et al. Highly enhanced adsorption of Congo red onto dialdehyde cellulose-crosslinked cellulose-chitosan foam
Jung et al. pH-sensitive cellulose/chitin nanofibrillar hydrogel for dye pollutant removal
Twu et al. Preparation and sorption activity of chitosan/cellulose blend beads
Xu et al. Preparation and characterization of chitosan/polyvinyl porous alcohol aerogel microspheres with stable physicochemical properties
Yin et al. Covalently crosslinked sodium alginate/poly (sodium p-styrenesulfonate) cryogels for selective removal of methylene blue
EP1406838B1 (fr) Procede pour l'obtention de particules de carbonate de calcium precipite structurees a l'echelle nanometrique
Dinu et al. Ice-templated hydrogels based on chitosan with tailored porous morphology
WO2010012813A1 (fr) Capsules ou agglomérats gélifies, lyophilises, de nanoobjets ou nanostructures, matériaux nanocomposites a matrice polymère les comprenant, et leurs procédés de préparation.
Zhang et al. Synthesis of cyclodextrin-functionalized cellulose nanofibril aerogel as a highly effective adsorbent for phenol pollutant removal
Wang et al. Superelastic three-dimensional nanofiber-reconfigured spongy hydrogels with superior adsorption of lanthanide ions and photoluminescence
Padil et al. Plasma modified nanofibres based on gum kondagogu and their use for collection of nanoparticulate silver, gold and platinum
Xu et al. Enhanced swelling, mechanical and thermal properties of cellulose nanofibrils (CNF)/poly (vinyl alcohol)(PVA) hydrogels with controlled porous structure
CN103239941B (zh) 具有表面电荷可调性的功能性壳聚糖支架作为过滤介质
CN109908876A (zh) 一种多糖纳米微晶掺杂的壳聚糖基仿生吸附凝胶的制备方法及应用
Zakrzewska et al. “Green” Cross‐Linking of Poly (Vinyl Alcohol)‐Based Nanostructured Biomaterials: From Eco‐Friendly Approaches to Practical Applications
Hussain et al. Synthesis and characterization of kappa (κ)-carrageenan-grafted poly (acrylic acid-co-itaconic acid)/multi-walled carbon nanotube (κC-g-poly (AAC-co-IA)/MWCNT) composite for removing safranin-o dye from aqueous solution
JPS6251655B2 (fr)
JPS6153339A (ja) 多孔性キチン成形体及びその製造方法
CN106727280A (zh) 一种纳米生物质基抗癌缓释凝胶及其制备方法
KR101055803B1 (ko) 산성 및 염기성 소수성 화합물과 인클루젼 복합체를 형성하고 있는 사이클로 덱스트린/폴리비닐알콜 수화 겔 및 그 제조방법
JP2016210893A (ja) 生分解性セルロースナノファイバーマイクロゲル、生分解性セルロースナノファイバーゲル、及び生分解性セルロースナノファイバーシートの製造方法
Park et al. Ca-alginate microspheres encapsulated in chitosan beads
CN112316860B (zh) 一种生物质基水凝胶及其制备方法和应用
CN114505059A (zh) 一种多孔纤维素纳米晶-海藻酸钠凝胶微球的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20230516

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)