EP4750571A1 - Matériaux composites fonctionnalisés avec des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde - Google Patents

Matériaux composites fonctionnalisés avec des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde

Info

Publication number
EP4750571A1
EP4750571A1 EP24748957.8A EP24748957A EP4750571A1 EP 4750571 A1 EP4750571 A1 EP 4750571A1 EP 24748957 A EP24748957 A EP 24748957A EP 4750571 A1 EP4750571 A1 EP 4750571A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
amyloid
polymer
fibers
protein
composite material
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
EP24748957.8A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Vincent FORGE
Carole MATHEVON
Aurélie Cayla
François RAULT
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.)
Ecole Nationale Superieure Des Arts Et Industries Textiles
Centre National de la Recherche Scientifique
Grenoble Alpes University
Commissariat à l'Énergie Atomique et Aux Énergies Alternatives
Original Assignee
Ecole Nationale Superieure Des Arts Et Industries Textiles
Centre National de la Recherche Scientifique
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Grenoble Alpes University
Commissariat à l'Énergie Atomique et Aux Énergies Alternatives
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 Ecole Nationale Superieure Des Arts Et Industries Textiles, Centre National de la Recherche Scientifique, Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Grenoble Alpes University, Commissariat à l'Énergie Atomique et Aux Énergies Alternatives filed Critical Ecole Nationale Superieure Des Arts Et Industries Textiles
Publication of EP4750571A1 publication Critical patent/EP4750571A1/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
    • B01J20/26—Synthetic macromolecular compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1607—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous
    • B01D39/1623—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres the material being fibrous of synthetic origin
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/16—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of organic material, e.g. synthetic fibres
    • B01D39/1692—Other shaped material, e.g. perforated or porous sheets
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/28—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption
    • C02F1/286—Treatment of water, waste water, or sewage by sorption using natural organic sorbents or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L1/00—Compositions of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08L1/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C08L25/06—Polystyrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L27/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L27/02—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
    • C08L27/04—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Compositions of derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing chlorine atoms
    • C08L27/06—Homopolymers or copolymers of vinyl chloride
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/02—Polyesters derived from dicarboxylic acids and dihydroxy compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L67/00—Compositions of polyesters obtained by reactions forming a carboxylic ester link in the main chain; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L67/04—Polyesters derived from hydroxycarboxylic acids, e.g. lactones
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L89/00—Compositions of proteins; Compositions of derivatives thereof
    • C08L89/005—Casein
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/44—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polymers obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/88—Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from mixtures of polycondensation products as major constituent with other polymers or low-molecular-weight compounds
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414—Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B01D2239/0421—Rendering the filter material hydrophilic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0414—Surface modifiers, e.g. comprising ion exchange groups
    • B01D2239/0428—Rendering the filter material hydrophobic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0442—Antimicrobial, antibacterial, antifungal additives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0622—Melt-blown
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0627—Spun-bonded
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/06—Filter cloth, e.g. knitted, woven non-woven; self-supported material
    • B01D2239/0604—Arrangement of the fibres in the filtering material
    • B01D2239/0631—Electro-spun
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/10—Filtering material manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/30—Organic compounds
    • C02F2101/308—Dyes; Colorants; Fluorescent agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L2205/00—Polymer mixtures characterised by other features
    • C08L2205/14—Polymer mixtures characterised by other features containing polymeric additives characterised by shape
    • C08L2205/16—Fibres; Fibrils
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F4/00—Monocomponent artificial filaments or the like of proteins; Manufacture thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Artificial Filaments (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde. L'invention concerne également un procédé de préparation d'un tel matériau, ainsi que l'utilisation d'un tel matériau pour adsorber un agent polluant ou extraire des ions métalliques.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L’INVENTION : Matériaux composites fonctionnalisés avec des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde
DOMAINE TECHNIQUE
[0001] La présente invention concerne des matériaux composites comprenant un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde. L’invention concerne également un procédé de préparation de ces matériaux composites, l’utilisation de ces matériaux pour préparer des fils textiles, et leur utilisation pour capter des agents polluants.
TECHNIQUE ANTÉRIEURE
[0002] Récemment, l’intérêt des fibres de protéines comprenant des structures amyloïdes pour la dépollution a été décrit (ref#l).
[0003] La demande EP 2921 216 décrit un matériau composite comprenant des fibres amyloïdes et du charbon actif, avec, éventuellement, un matériau de support.
[0004] Les fibres de protéines comprenant des structures amyloïdes, également dénommées fibres amyloïdes, sont généralement obtenues par auto-assemblage de protéines dans des conditions physico-chimiques partiellement dénaturantes. Ces fibres sont constituées par des agencements de typologie « fibre amyloïde » caractérisés par l’empilement de brins 0 parallèlement à l’axe des fibres.
[0005] Pour les tests de dépollution, les fibres amyloïdes sont préparées sous forme d’aérogel (ref#2), déposées sur des filtres (ref#3) ou encore sous forme de membranes (ref#4- 6). Les fibres amyloïdes sont capables d’extraire de nombreux polluants, aussi bien inorganiques qu’organiques. Les composés organiques se fixent dans des sillons qui parcourent les fibres amyloïdes. Ces sillons sont des environnements amphiphiles favorables à la stabilisation de certaines conformations de ces composés. Les propriétés structurales des fibres leur confèrent d’excellentes capacités d’ adsorption des substances per- et polyfluoroalkylées (PF AS), polluants qualifiés de perpétuels et sources de grandes inquiétudes, en particulier ceux de chaines longues (ref#7). [0006] En ce qui concerne la capture des métaux, plusieurs modes de fixation sont possibles, dépendant de la nature chimique des métaux considérés. Beaucoup de protéines, par exemple de type métalloprotéines, possèdent des sites de liaison des métaux qui peuvent rester partiellement structurés après formation des fibres amyloïdes et donc maintenir l’aptitude de la protéine dans la fibre amyloïde à fixer les métaux habituellement partenaires de la protéine dans sa conformation native. Par ailleurs de nombreuses protéines possèdent des ponts disulfures qui, en conditions réductrices, rendent disponibles des groupements thiols capables de lier de nombreux métaux dits mous en référence à la théorie HSAB (classification de Pearson), comme le Cu(I), le Pb(II), le Hg(II), l’Au(III), etc. (ref#5). Enfin, les fibres amyloïdes sont souvent chargées en surface, ce qui permet 1’ adsorption de nombreux métaux.
[0007] Toutefois, les fibres de protéines à feuillets P sont des matériaux organiques présentant des limites en matière de résistance mécanique ou physico -chimique.
[0008] Par exemple, les fibres amyloïdes sont sensibles à leur environnement, c’est-à-dire aux conditions physico-chimiques. La grande majorité des fibres utilisées dans la littérature sur la dépollution sont formées dans des conditions acides (pH < 4). Lorsque les conditions de pH changent (remontée en pH), les fibres se désassemblent et perdent leur conformation « amyloïde » qui leur confère leurs propriétés de capture d’agents polluants. Cela conduit à des pertes de rendement de liaison/complexation/adsorption observées lorsque le pH augmente (ref#2,4-7).
[0009] De plus, les conditions/modalités d’utilisation des systèmes/dispositifs de dépollution peuvent être très rudes et non-compatibles avec l’utilisation de matériaux protéiques. Par exemple, la dépollution de sites industriels implique l’utilisation de géotextiles sur lesquels des bulldozers seront amenés à rouler pour déposer les terres polluées. Egalement, la dépollution de nappes phréatiques nécessite que les systèmes de filtration soient soumis à de fortes pressions.
[0010] Les matériaux de dépollution comprenant des fibres amyloïdes proposés à ce jour sont des aérogels, c.-à-d. obtenus par lyophilisation, et des membranes. Ces matériaux ne sont pas compatibles avec des applications en conditions réelles, c.-à-d. en dehors du laboratoire. En effet, pour leurs utilisations sur des sites industriels, les matériaux de dépollution doivent pouvoir résister à des pressions importantes (filtration), être résistants à des traitements mécaniques extrêmes (utilisation de bulldozers...), et garder leurs propriétés dépolluantes dans des conditions physico-chimiques très différentes. [0011] Ces raisons expliquent, probablement, pourquoi, à ce jour, aucun système de dépollution basé sur les fibres de protéines n’ait été testé ou déployé en conditions réelles sur des sites industriels.
[0012] Il existe donc un besoin de disposer de nouveaux matériaux utilisables comme matériaux de dépollution aptes à être utilisés dans des environnements variés.
[0013] Il existe un besoin de disposer de matériaux de dépollution aptes à être utilisés dans des environnements à fortes contraintes mécaniques ou physico-chimiques.
[0014] Il existe un besoin de disposer de matériaux de dépollution ayant une grande capacité d’adsorption d’agents polluants.
[0015] Il existe un besoin de disposer de matériaux de dépollution pouvant capter les agents polluants de manière réversible afin de pouvoir être aisément recyclés et réutilisés.
[0016] Il existe un besoin de disposer de matériaux de dépollution ayant une bonne durabilité dans des environnements variés.
[0017] Il existe un besoin de disposer de matériaux de dépollution qui soient faciles à mettre en œuvre dans différents environnements.
[0018] La présente invention vise à satisfaire tout ou partie de ces besoins.
RÉSUMÉ DE L’INVENTION
[0019] Selon un de ces premiers objets, la présente description concerne un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde.
[0020] Selon un autre de ces objets, la présente description concerne un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, ledit matériau comprenant environ de 12% à 30% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[0021] Comme montré ci-après, dans la section Exemples, des fibres amyloïdes, notamment des fibres amyloïdes d’oc-lactalbumine, ont été incorporées dans une matrice de polymère thermoplastique. Le matériau composite obtenu s’est révélé être adapté à la fabrication de fils composites par extrusion/filage. Au sein de ces fils composites, les fibres de protéines ont conservé leur structure amyloïde et donc leur capacité de fixer différents polluants, notamment organiques, et ce quelles que soient les conditions physico-chimiques. Ces fils composites sont avantageusement utilisables pour la fabrication de tissus, tissés ou non-tissés, robustes, et dans lesquels les propriétés de dépollution sont apportées par les fibres amyloïdes.
[0022] Comme les exemples le montrent, les fibres amyloïdes sont incorporées dans la matrice de polymère pendant l’extrusion, mais les filaments composites permettent l’accessibilité des polluants aux fibres. Avantageusement, les protéines des fibres sont insérées dans la matrice polymérique, ce qui permet d’inhiber les changements de conformation susceptibles d’être induits par les changements de conditions physico-chimiques (pH, force ionique, exposition aux rayonnements UV, ...) ou par des stresses mécaniques. De plus, les propriétés mécaniques des polymères sous forme filamentaire permettent la fabrication d’étoffes textiles (tissus, tricots et non-tissés) aptes à résister aux contraintes mécaniques (par ex. tension, pression), physiques (par ex. UV) et chimiques (par ex. variations de pH), liées aux conditions d’utilisation dans des sites industriels.
[0023] Selon un mode de réalisation, un matériau composite tel que décrit ici peut comprendre environ de 1% à 80% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau, en particulier environ de 3% à 70%, en particulier de 5% à 60%, en particulier environ de 8% à 50%, en particulier environ de 10% à 40%, en particulier environ de 12% à 30%, et en particulier environ de 15% à 20% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[0024] Les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde sont également dénommées fibres amyloïdes.
[0025] Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec au moins une protéine comprenant, ou étant apte à former, au moins une structure amyloïde.
[0026] Selon un mode de réalisation, une protéine comprenant, ou étant apte à former, au moins une structure amyloïde peut comprendre en outre au moins un domaine protéique apte à adsorber au moins un ion métallique.
[0027] Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec au moins une protéine choisie parmi l’oc-zéine, la protéine de soja, l’arachine, la conarachine l’avénine, l’avénaline, la globuline de tournesol, l’albumine de tournesol, l’oc-lactalbumine, la 0-lactoglobuline, le lysozyme, la sérumalbumine bovine, et la protéine HET-s issue du champignon filamenteux Podospora anserina, la spidroine, la fibroïne de soie, et des mélanges de celles-ci.
[0028] Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec un mélange de protéines telles que définies ci-dessus.
[0029] Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec au moins l’oc-zéine.
[0030] Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec au moins l’oc-lactalbumine.
[0031] Selon un mode de réalisation, le polymère peut être choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyamide (PA), le polyester (PET), un polymère de cellulose, un polymère de chitosan, un polymère de caséine, et des mélanges de ceux-ci.
[0032] Un matériau composite décrit ici peut être préparé par tout procédé permettant d’assembler un polymère de commodité textile et des fibres amyloïdes en une matrice de polymère incorporant les fibres amyloïdes.
[0033] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de préparation d’un matériau composite tel que décrit ici, le procédé comprenant au moins une étape d’incorporation des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dans une matrice de polymère de commodité textile.
[0034] Selon un mode de réalisation, l’étape d’incorporation peut être réalisée par un procédé choisi parmi un procédé de filage en voie fondue, un procédé de filage en voie solvant, un procédé d’électrofilage, un procédé de filage centrifuge, un procédé d’extrusion-soufflage (ou meltblown), et un procédé de fabrication d’un non-tissé (spunbond).
[0035] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de préparation d’un matériau composite, dans lequel l’étape d’incorporation comprend au moins les étapes consistant à : a) préparer un mélange comprenant des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde et un au moins un polymère de commodité textile, et b) extruder le mélange obtenu à l’étape (a) à travers une filière pour obtenir un matériau composite. [0036] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de préparation d’un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïdes, le procédé comprenant au moins une étape d’incorporation des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dans une matrice de polymère de commodité textile, ladite étape d’incorporation comprenant au moins les étapes consistant à : (a) préparer un mélange de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde et au moins un polymère de commodité textile, et (b) extruder le mélange obtenu à l’étape (a) à travers une filière pour obtenir un matériau composite.
[0037] Selon un mode de réalisation, le matériau composite peut être extradé sous forme d’un fil ou d’un film.
[0038] Selon un mode de réalisation, un fil de matériau composite obtenu par un procédé tel que décrit ci-dessus peut être un fil monofilament.
[0039] Selon un mode de réalisation, le mélange des fibres amyloïdes et du polymère de commodité textile peut être obtenu (a-1) par dispersion des fibres de protéines dans le polymère fondu ou (a-2) par dispersion des fibres de protéines dans le polymère solubilisé dans un solvant aqueux ou organique
[0040] Selon un mode de réalisation, les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde peuvent être mélangées au polymère, sous forme d’une poudre, d’un hydrogel ou d’une dispersion aqueuse.
[0041] Selon un mode de réalisation, à l’étape du mélange le polymère est sous une forme solide, par exemple sous forme de granulés ou d’une poudre.
[0042] Selon un mode de réalisation, à l’étape du mélange le polymère et les fibres de protéines amyloïdes sont sous une forme solide, par exemple sous forme de granulés de polymère et d’une poudre de fibres de amyloïdes.
[0043] Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes sont mélangées au polymère sous forme d’une poudre.
[0044] Selon un mode de réalisation, dans un procédé d’extrusion par voie fondue le polymère peut être sélectionné pour avoir une température de fusion inférieure ou égale à 160°C.
[0045] Selon un mode de réalisation, préalablement à l’étape de dispersion, la poudre de fibres amyloïdes peut être soumise à une étape de séchage à une température variant d’environ 40°C à environ 80°C, et pendant une période de temps variant d’environ 6h à environ 24h. [0046] Selon un mode de réalisation, un procédé tel que décrit ci-dessus peut en outre comprendre une étape (c) de séchage du matériau composite extradé obtenu à l’étape (b).
[0047] Selon un mode de réalisation, un procédé tel que décrit ci-dessus peut en outre comprendre une étape (d) de découpage en joncs du matériau composite séché obtenu à l’étape (c).
[0048] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de fabrication d’un fil textile de matériau composite par un procédé de filage en voie fondu comprenant au moins les étapes consistant à : a) extrader en continu un matériau composite décrit ici pour obtenir en continu un monofilament ou une pluralité de monofilaments, et b) refroidir le ou les monofilaments obtenu à l’étape (a), c) optionnellement, assembler les monofilaments obtenu à l’étape (b) en un multifilament, et d) étirer le monofilament obtenu à l’étape (b) ou le multifilament obtenu à l’étape (c).
[0049] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un fil textile comprenant un matériau composite tel que décrit ici.
[0050] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un fil textile obtenu par un procédé de fabrication d’un fil textile tel que décrit ici.
[0051] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un fil textile comprenant un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde ou un fil textile préparé par un procédé tel que décrit ici.
[0052] Selon un mode de réalisation un matériau composite tel que décrit ici peut être sous forme d’un fil monofilament ou d’un fil multifilament.
[0053] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un tissu comprenant au moins un fil d’un matériau composite tel que décrit ici, en particulier un fil multifilament.
[0054] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne une utilisation d’un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, d’un fil tel que décrit ici, ou d’un tissu tel que décrit ici, pour capter un agent polluant.
[0055] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de captation d’un agent polluant comprenant au moins l’étape consistant à mettre en contact l’agent polluant à capter avec un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, ou avec un fil tel que décrit ici, ou avec un tissu tel que décrit ici, dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation de l’agent polluant par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dudit matériau composite.
[0056] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de captation d’un agent polluant comprenant au moins l’étape consistant à mettre en contact l’agent polluant à capter avec un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde ou préparé par un procédé tel que décrit ici, ou avec un fil tel que décrit ici, dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation de l’agent polluant par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dudit matériau composite.
[0057] Selon un mode de réalisation, dans de tels procédés ou fil textile, le matériau peut comprendre environ de 1% à 80% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 3% à 70%, en particulier environ de 5% à 60%, en particulier environ de 8% à 50%, en particulier environ de 10% à 40%, en particulier environ de 12% à 30%, et en particulier environ de 15% à 20% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[0058] Selon un mode de réalisation, dans de tels procédés, utilisation ou fil textile, les fibres de protéines peuvent comprendre au moins une structure amyloïde sont obtenues avec au moins une protéine choisie parmi 1’ a -zéine, la protéine de soja, l’arachine, la conarachine 1’ avénine, l’avénaline, la globuline de tournesol, l’albumine de tournesol, l’oc-lactalbumine, la 0- lactoglobuline, le lysozyme, la sérumalbumine bovine, la protéine HET-s issue du champignon filamenteux Podospora anserina, la spidroine, la fibroïne de soie, et des mélanges de celles-ci.
[0059] Selon un mode de réalisation, dans de tels procédés, utilisation ou fil textile, le polymère peut être choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyamide (PA), le polyester (PET), un polymère de cellulose, un polymère de chitosan, un polymère de caséine, et des mélanges de ceux-ci.
[0060] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé d’extraction d’un agent polluant, ledit procédé comprenant au moins les étapes consistant à : a) mettre en contact un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, ou un fil tel que décrit ici, ou un tissu tel que décrit ici, avec un substrat comprenant un agent polluant dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation dudit agent polluant par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, b) dissocier, dans des conditions suffisantes, ledit agent polluant des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, pour obtenir l’agent polluant extrait.
[0061] Un substrat comprenant un agent polluant peut être un substrat solide ou liquide. Un substrat solide peut être une portion de sol pollué avec l’agent polluant à extraire. Un substrat liquide peut être une portion d’eau, par exemple de pluie, ayant lessivé un sol pollué avec l’agent polluant à extraire.
[0062] Un agent polluant peut être un composé organique volatil (COV), un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP), un solvant organique, tel que le benzène, le toluène, ou le xylène, un pesticide, tel que le DDT, le chlordécone, ou le glyphosate, un PCB (polychlorobiphényle), une dioxine, un furane, une substance per- et polyfluoroalkylée (PF AS), ou un métal lourd, tel que le mercure, le plomb, le cadmium, l’arsenic, le nickel, le cuivre, le zinc, ou le chrome.
[0063] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé d’extraction d’au moins un ion métallique, ledit procédé comprenant au moins les étapes consistant à : a) mettre en contact un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, ou avec un fil tel que décrit ici, ou avec un tissu tel que décrit ici, avec un substrat comprenant au moins un ion métallique dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation dudit ion métallique par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, b) dissocier, dans des conditions suffisantes, ledit ion métallique des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, pour obtenir l’ion métallique extrait.
[0064] Un ion métallique peut être un ion Cu, Ag, Pb, Hg, Au, Cd, As, Ni, Zn ou Cr.
[0065] Une étape de dissociation d’un agent polluant ou d’un ion métallique adsorbé par les fibres amyloïdes d’un matériau composite décrit ici peut être réalisée en soumettant le matériau composite ayant adsorbé l’agent polluant ou l’ion métallique à une solution acide. BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURES
[0066] [Fig 1] représente des coupes transversales de fils de polymère d’éthylène de vinyle acétate (EVA) comprenant 0%, 3% ou 20% en poids de fibres amyloïdes d’oc- lactalbumine par rapport au poids total de matériau. Les coupes sont observées par microscopie électronique à balayage.
[0067] [Fig. 2] représente les modules de Young mesurés par Analyse mécanique dynamique (DMA : Dynamic Mechanical Analysis) en fonction du taux de charge en fibres amyloïdes d’oc-lactalbumine dans un fil de polymère d’éthylène de vinyle acétate (EVA). Le matériau comprend 0%, 3%, 10 et 20% de fibres amyloïdes d’oc-lactalbumine en poids/poids total de matériau.
[0068] [Fig. 3] représente des spectres d’émission (Xexc. : 640 ± 10 nm) dans le proche infrarouge (660 à 750 nm) de fils de polymère d’éthylène de vinyle acétate (EVA) comprenant 0%, 3%, ou à 20% en poids de fibres amyloïdes d’oc-lactalbumine/poids total de matériau composite. Le matériau est incubé dans un tampon aqueux à pH 6,0 ou pH 8,3.
[0069] [Fig. 4] est une photographie illustrant une expérience d’ adsorption de la rhodamine B par des fils de polymère d’éthylène de vinyle acétate (EVA) comprenant 0% ou 20% en poids de fibres amyloïdes/poids total de matériau. Une solution de rhodamine de 2 ou 10 ppm est mise en présence d’un fil d’EVA préparé en absence (0%) ou avec 20% de fibres amyloïdes (poids/poids total de matériau) pendant 24h à température ambiante.
[0070] [Fig. 5] est une photographie illustrant l’expérience d’adsorption de différents colorants textiles : Turquoise diazol LU.JRL*, Jaune Foron, Orange Erionyl 20* RD.4GRL*, et Rouge maxiion* Rhodamine B*, par des fils de polymère polycaprolactone (PCL) comprenant 0% (PCL vierge) ou 20% poids/poids de fibres amyloïdes (PCL80/Protéines 20). Les colorants sont préparés en solution aqueuse à des teneurs variant de 2 à 10 ppm et mis en présence d’un matériau comprenant 0% ou 20% de fibres amyloïdes pendant 24h à température ambiante.
[0071] [Fig. 6] représente la proportion de colorant rouge Congo restant dans une solution aqueuse d’eau distillée (a) ou dans une solution d’eau du robinet (b) après 4 jours d’incubation en présence de fils de polymère d’éthylène de vinyle acétate (EVA) ou de polybutylène succinate (PBS) comprenant 0%, 10% ou 20% en poids de fibres amyloïdes (a) ou 20% en poids de fibres amyloïdes (b) par rapport au poids total du matériau. La concentration de colorant restant en solution est mesurée par spectrophotométrie d’absorbance UV-visible dans une plage de longueurs d'onde de 400 à 800 nm, avec une valeur maximale d'absorbance (Àmax) de 498 nm et exprimée par rapport à to.
[0072] [Fig. 7] représente l’évolution de la quantité de colorant rouge Congo adsorbé par un fil composite d’éthylène de vinyle acétate (EVA) de 100 mg comprenant 20% en poids fibres amyloïdes/poids total de matériau. Le fil composite a été maintenu dans 15 mL d’une solution d’eau distillée (pH 5,5) et de rouge Congo à 10 pM (soit 150 nmoles en solution en début d’expérience). Les mesures ont été effectuées par spectrophotométrie d’absorbance UV-visible dans une plage de longueurs d'onde de 400 à 800 nm, avec une valeur maximale d'absorbance (Xmax) de 498 nm sur une période de huit jours d’incubation à différents intervalles de temps.
[0073] [Fig. 8] représente une observation de sections transversales d’un fil de composite d’éthylène de vinyle acétate (EVA) de 100 mg comprenant 20% en poids de fibres amyloïdes/poids total de matériau. Le fil composite a été maintenu dans une solution d’eau distillée (pH 5,5) et de rouge Congo à 10 p M. Une série de coupes transversales au scalpel ont été effectuées.
[0074] [Fig. 9] représente le pourcentage de PF As, par catégorie de poids moléculaire, en suspension après incubation d’un mélange de PF As (233,5 pg/L) en absence de fil composite (o), en présence d’un fil composé uniquement de polymère (A), ou en présence d’un fil composite de polymère et de fibres amyloïdes (□) (20% en poids/poids de matériau). La quantité de fil de polymère ou de matériau composite était de 400 mg +/- 20 mg par test. Panneau de gauche : EVA. Panneau du milieu : PBS. Panneau de droite : PCL.
[0075] [Fig. 10] représente le pourcentage total de PFAs en suspension après incubation d’un mélange de PFAs (233,5 pg/E) en absence de fil composite, en présence d’un fil composé uniquement de polymère, ou en présence d’un fil composite de polymère et de fibres amyloïdes (20% en poids/poids de matériau). La quantité de fil de polymère ou de matériau composite était de 400 mg +/- 20 mg par test. La valeur obtenue avec l’EVA seul n’est pas représentative de l’expérience contrôle. Sans vouloir être tenu par une quelconque théorie, il a été fait, à ce stade, l’hypothèse que cette observation reflète un problème expérimental ou de report des données.
DESCRIPTION DETAILLEE
Définitions [0076] Sauf définition contraire dans la description, les termes scientifiques et techniques utilisés ont les significations qui sont communément comprises dans le domaine technique. En cas de conflit, la présente description prévaudra. Les unités, préfixes et symboles sont indiqués dans leur forme acceptée du Système International des Unités (SI). Les titres fournis dans la description document ne sont pas limitatifs des divers aspects de la divulgation. La liste des sources, des ingrédients et des composants décrits ci-après est énumérée de telle sorte que des combinaisons et des mélanges de ceux-ci sont également envisagés et entrent dans le champ d’application des présentes. Des exemples de procédés et de matériaux sont décrits ci-dessous, et des procédés et des matériaux similaires ou équivalents à ceux décrits ici peuvent également être utilisés dans la mise en œuvre de la présente invention. Il est apprécié que certaines caractéristiques de l’invention, qui sont, pour plus de clarté, décrites dans le contexte de modes de réalisation distincts, puissent également être fournies en combinaison dans un seul mode de réalisation. Inversement, diverses caractéristiques de l’invention, qui sont, par souci de brièveté, décrites dans le cadre d’un seul mode de réalisation, peuvent également être fournies séparément ou dans toute sous-combinaison appropriée.
[0077] Les plages numériques incluent tous les nombres définissant la plage. Chaque limitation numérique maximale donnée tout au long de la description inclut toute limitation numérique inférieure, comme si ces limitations numériques inférieures étaient expressément écrites. Chaque limitation numérique minimale donnée tout au long de la description inclut toute limitation numérique supérieure, comme si ces limitations numériques plus élevées étaient expressément écrites dans les présentes. Chaque plage numérique donnée tout au long de la description inclut toute plage numérique plus étroite qui se situe dans une plage numérique aussi large, comme si ces plages numériques plus étroites étaient toutes expressément écrites ici.
[0078] Toutes les listes d’articles, telles que, par exemple, les listes d’ingrédients, sont destinées et doivent être interprétées comme des groupes de Markush. Ainsi, toutes les listes peuvent être lues et interprétées comme des éléments « sélectionnés dans le groupe constitué par la liste des articles » et des combinaisons et mélanges de ceux-ci.
[0079] Sauf indication contraire du contexte, les termes indiqués au singulier incluent le pluriel et les termes au pluriel incluent le singulier. Les termes « un », « un ou plusieurs » et « au moins un » peuvent être utilisés de manière interchangeable dans la description.
[0080] Dans la description, les modes de réalisations décrits ici avec les termes « ayant » ou « comprenant » incluent les modes de réalisations décrits avec les termes « comprenant uniquement », « consistant en » et/ou « consistant essentiellement en ». L’expression « consistant en » implique l’inclusion des éléments énoncés à l’exclusion de tout autre élément. L’expression « consistant essentiellement en » implique l’inclusion des éléments énoncés, et éventuellement d’autres éléments lorsque les autres éléments n’affectent pas de façon significative la ou les caractéristiques fondamentales de la divulgation.
[0081] En outre, l’expression « et/ou » doit être considéré comme une divulgation spécifique de chacune des deux caractéristiques avec ou sans l’autre. Ainsi, l’expression « et/ou » utilisé dans une expression telle que « A et/ou B » vise à inclure « A et B », « A ou B », « A » (seul) et « B » (seul).
[0082] Les termes « environ » ou « approximativement » signifient une erreur de mesure acceptable pour une valeur particulière d’un paramètre déterminée par les méthodes de mesure habituelles dans le domaine et qui dépendra en partie de la façon dont la valeur est mesurée ou déterminée, c’est-à-dire des limites du système de mesure. Par exemple, « environ » peut signifier dans une plage de trois ou plus de trois écarts-types, selon la pratique de l’art. Alternativement, « environ » peut signifier une plage ou écart numérique allant jusqu’à 20%, par exemple jusqu’à 10%, par exemple jusqu’à 5%, et encore jusqu’à 1% d’une valeur donnée.
[0083] Matériau composite. Dans la description, l’expression « matériau composite » vise à désigner un assemblage ou un mélange hétérogène d’au moins deux composants, ayant une forte capacité d’interpénétration et d’adhésion et formant ensemble un nouveau matériau. Le matériau ainsi constitué possède des propriétés que les composants seuls ne possèdent pas. Un matériau composite décrit ici comprend une matrice de polymère de commodité textile incorporant des fibres amyloïdes.
[0084] Polymère. Dans la description, le terme « polymère » vise à désigner une macromolécule constituée de répétitions de petites unités appelées monomères. Les monomères sont assemblées par réactions chimiques.
[0085] Polymère de commodité textile. Dans la description, l’expression « polymère de commodité textile » vise à désigner un polymère synthétique fabriqué à partir de monomères pétrochimiques ou biosourcés et convenant à la fabrication de fibres textiles. Les polymères de commodité textiles sont spécifiquement conçus pour être utilisés dans la production de fibres textiles. Ces polymères ont des propriétés spécifiques qui les rendent adaptés à une utilisation dans les textiles, tels que leur résistance à l’eau, à la décoloration et à l’usure, leur légèreté et leur durabilité. A titre d’exemple de polymère de commodité textile, on peut citer le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS) et le polycaprolactone (PCL). [0086] Biosourcé. Dans la description, le terme « biosourcé » vise à qualifier un matériau ou à une substance dérivée de sources renouvelables d’origine biologique, telles que les plantes, les microorganismes ou les animaux. A titre d’exemple de polymère biosourcé, on peut citer le polycaprolactone (PCL).
[0087] Structure amyloïde. Par « structure amyloïde » on entend désigner une structure composée de réseaux de liaisons hydrogène étendus en feuillets-p qui s’étendent orthogonalement au squelette d’un peptide ou d’une protéine. Les monomères ou les molécules solubles de peptide/protéine comprenant des structures amyloïdes s’auto-assemblent en oligomères, qui donnent naissance aux protofibrilles qui se tassent ensuite pour former des fibres amyloïdes matures. Une structure amyloïde peut se caractériser par la fixation de la thioflavine T (ou S) et exaltation de sa fluorescence, la fixation du rouge Congo avec déplacement du maximum d’absorbance optique et biréfringence, et un profil typique de diffraction X aux grands angles (comme décrit dans #11 - Dharmadana et al., Interface Focus 7 : 20160160. http://dx.doi.org/10.1098/rsfs.2016.0160).
[0088] Fibre de protéines comprenant au moins une structure amyloïde. Par « fibre de protéines comprenant au moins une structure amyloïde » on entend désigner des fibres de petite taille, généralement de quelques nanomètres à plusieurs micromètres de long, constituées de protéines ayant, ou comprenant, au moins une structure amyloïde et formant des agrégats de fibres amyloïdes De telles fibres peuvent être obtenues à partir de protéines comprenant naturellement une structure amyloïde ou à partir de protéines soumises à un processus chimique ou physique apte à leur conférer une structure amyloïde. À titre d’exemple de protéines dont la structure peut comprendre ou être modifiée pour comprendre une structure amyloïde, on peut citer l’oc-zéine, l’oc-lactalbumine, la 0-lactoglobuline, le lysozyme, ou la sérumalbumine bovine. Les expressions « fibre(s) amyloïde(s) », « fibre(s) de protéine(s) amyloïde(s) », et « fibre(s) de protéine(s) comprenant au moins une structure amyloïde » sont utilisées dans la description de manière interchangeable.
[0089] Hydrogel de protéines. Dans la description, par « hydrogel de protéines », on entend désigner un réseau tridimensionnel de chaînes de protéines et contenant de l’eau.
[0090] Lyophilisation. Dans la description, on entend désigner par « lyophilisation » un procédé de séchage par sublimation impliquant la conversion de l’eau (ou d’autres solvants) d’un matériau solide ou liquide en gaz en évitant l’étape liquide intermédiaire. Le procédé de lyophilisation comprend des étapes de congélation du matériau, de manière à transformer l’eau ou le solvant en glace, et de sublimation par exposition du matériau congelé à une faible pression de permettant à la glace de sublimer en gaz.
[0091] Atomisation. Dans la description, on entend désigner par « atomisation » un procédé de réduction d’un matériau en poudre comprenant les étapes de dispersion d’un liquide ou d’un gel en gouttelettes et de solidification, généralement par séchage, les gouttelettes.
[0092] Agent polluant. Dans la description, on entend désigner par « agent polluant » une substance, un matériau, ou un composé, susceptible d’avoir un impact négatif sur l’environnement, la santé humaine ou animale. A titre d’exemple d’agents polluants, on peut citer les composés organiques volatils (COV), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les solvants organiques, tels que le benzène, le toluène, ou le xylène, les pesticides, tels que le DDT, le chlordécone, ou le glyphosate, les PCB (polychlorobiphényles), les dioxines et furanes, les substances per- et polyfluoroalkylées (PF AS), ou les métaux lourds, tels que le mercure, le plomb, le cadmium, l’arsenic, le nickel, le cuivre, le zinc, ou le chrome.
[0093] Captation. Au sens de la description, on entend désigner par « captation » ou « capter » le processus par lequel un agent polluant est retenu ou piégé par les fibres amyloïdes. Selon la nature de l’agent polluant, différents types d’interactions et de liaisons peuvent intervenir dans le processus de capture de l’agent polluant par les fibres amyloïdes. A titre d’exemples, on peut citer l’adsorption physique, susceptible d’impliquer des interactions hydrophobes et/ou hydrophiles, l’adsorption chimique, susceptible d’impliquer des réactions de type acido-basique, oxy do-réducteur, ou de formation de liaisons covalentes, la rétention sélective, susceptible d’impliquer des sites de fixation spécifiques pour l’agent polluant, qui peuvent être de nature ionique, stérique, ou par interaction des groupes fonctionnels, la complexation, ou encore la chélation.
[0094] Fil textile. Au sens de la description on entend designer par « fil textile », quelle que soit sa structure, simple ou complexe, un assemblage de grande longueur de fibres, de filaments (fil continu) ou de fibres discontinues (filé de fibres), directement utilisable pour des fabrications textiles. Un fil textile peut, notamment être monofilamentaire ou multifilamentaire.
[0095] Fil monofilamentaire ou monofilament. Les termes « Fil monofilamentaire » ou « monofilament » (monofilament yarn) sont utilisés de manière interchangeable et visent à désigner un fil constitué d’un seul filament avec ou sans torsion. Ce monofilament doit être suffisamment résistant et flexible pour être tissé, tricoté ou tressé, etc. [0096] Fil multifîlamentaire ou multifilament. Les termes « fil multifilamentaire» ou « multifilament» (multifilament yarn) sont utilisés de manière interchangeable et vise à désigner un fil constitué de plusieurs filaments avec ou sans torsion.
Matériau composite
[0097] Les matériaux composites décrits ici sont composés d’un mélange d’au moins un polymère de commodité textile et de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde.
[0098] Selon un mode de réalisation, afin de favoriser l’homogénéité du mélange destiné à produire le matériau composite, le ou les polymère(s) et les fibres amyloïdes peuvent être sélectionnés pour être de même nature : polaire ou apolaire.
[0099] Un matériau composite peut comprendre des fibres amyloïdes hydrophiles et un polymère hydrophile.
[0100] Alternativement, un matériau composite peut comprendre des fibres amyloïdes hydrophobes et un polymère hydrophobe.
[0101] Alternativement encore, un matériau composite peut comprendre des fibres amyloïdes hydrophiles, ou des fibres amyloïdes hydrophiles hydrophobes, ou un mélange de fibres amyloïdes hydrophiles et de des fibres amyloïdes hydrophobes et un copolymère d’unités hydrophiles et d’unités hydrophobes.
[0102] Selon un mode de réalisation, un matériau composite peut comprendre environ de 1% à 80% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 3% à 70%, en particulier environ de 5% à 60%, en particulier environ de 8% à 50%, en particulier environ de 10% à 40%, en particulier environ de 12% à 30%, et en particulier environ de 15% à 20% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total de matériau.
[0103] Selon un mode de réalisation, un matériau composite peut comprendre environ de 8% à 32% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 10% à 30%, en particulier environ de 15% à 30%, en particulier environ de 20% à 30%, en particulier d’environ de 30% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total de matériau. [0104] Selon un mode de réalisation, un matériau composite tel que décrit ici peut comprendre environ de 99% à 15% en poids de polymère de commodité textile par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 99% à 20% en poids de polymère de commodité textile par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 97% à 30%, en particulier environ de 95% à 40%, en particulier environ de 92% à 50%, en particulier environ de 90% à 60%, en particulier environ de 88% à 70%, et en particulier environ de 85% à 80% en poids de polymère de commodité textile par rapport au poids total de matériau.
[0105] Selon un mode de réalisation, un matériau composite tel que décrit ici peut comprendre environ de 15% à 20% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[0106] Selon un mode de réalisation, un matériau composite peut comprendre au moins un agent additionnel habituellement utilisé dans le domaine textile pour conférer au matériau composite ou à un fil ou un tissu comprenant un tel matériau composite des propriétés textiles spécifiques telles que la résistance à l’abrasion, la respirabilité et la résistance aux intempéries.
[0107] Un agent additionnel peut être présent dans un matériau composite décrit ici en une teneur variant environ de 1% à 25% en poids par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 5% à 20%, et en particulier environ de 10% à 15% en poids par rapport au poids total de matériau composite.
[0108] Selon un mode de réalisation, un matériau composite peut comprendre environ de 74% à 19% en poids de polymère de commodité textile, environ de 1% à 80% en poids de fibres amyloïdes, et environ de 1% à 25% en poids d’au moins un agent additionnel, par rapport au poids total de matériau.
[0109] À titre d’agent additionnel, on peut citer les silicones, les fluorocarbones, les résines époxy, les polyuréthanes, les cires, les agents antistatiques, les agents ignifuges, les agents antimicrobiens, les agents anti-UV, les plastifiants, tels que le glycérol, et les agents adoucissants.
Polymère de commodité textile
[0110] Les polymères de commodité textile sont des polymères utilisés dans l’industrie textile pour leur résistance mécanique, leur résistance à l’abrasion, leur légèreté, leur souplesse, leur stabilité thermique, et leur résistance à la décoloration. Les polymères de commodité textile peuvent être composés de monomères synthétiques ou de monomères biosourcés. [0111] Un polymère de commodité textile convenant à la description peut être un polymère thermoplastique. Selon un mode de réalisation un polymère convenant à la description peut être un polymère biodégradable.
[0112] Un polymère peut avoir un poids moléculaire variant d’environ 5 000 à environ 800 000 g/mol, par exemple d’environ 10 000 à environ 200000 g/mol.
[0113] Un polymère peut être un polymère hydrophile, un polymère hydrophobe, ou un copolymère d’unités hydrophiles et d’unités hydrophobes. Selon un mode de réalisation, un polymère convenant à la description peut être un copolymère d’unités hydrophiles et d’unités hydrophobes.
[0114] Selon un mode de réalisation, un polymère convenant à la préparation d’un matériau composite décrit ici est doté de propriétés physico-chimiques convenant à un procédé de filage.
[0115] Selon un mode de réalisation, un polymère convenant à la préparation d’un matériau composite décrit ici est doté de propriétés physico-chimiques convenant à un procédé de filage en voie fondue, un procédé de filage par voie solvant, un procédé d’électrofilage, un procédé de filage centrifuge, un procédé de filage par fonte soufflé (ou meltblown), ou un procédé de fabrication d’un non-tissé (spunbond).
[0116] Selon un mode de réalisation, un polymère convenant à la préparation d’un matériau composite décrit ici est doté de propriétés physico-chimiques convenant un procédé de filage en voie fondue et/ou à un procédé de filage en voie solvant.
[0117] Un polymère convenant à un procédé de filage en voie fondue peut avoir une température de fusion d’environ 200°C ou moins, et notamment d’environ 160°C au moins de sorte à ce que la température à laquelle doit être amenée le polymère ne soit pas une température de dégradation des fibres amyloïdes.
[0118] Un polymère convenant à un procédé de filage en voie solvant peut être soluble dans un solvant ne dénaturant ou ne dégradant pas les fibres amyloïdes. Un polymère convenant à une mise en œuvre par voie solvant peut être solubilisé, selon ses paramètres de solubilité, dans un solvant aqueux ou dans un solvant organique.
[0119] Un polymère convenant à un procédé de filage en voie solvant peut avoir une température de fusion supérieure à la température de dégradation des fibres amyloïdes. [0120] Un polymère, par exemple convenant à un procédé de filage en voie fondue, peut présenter une température de fusion variant d’environ 50°C à environ 200°C, par exemple d’environ 55°C à environ 160°C, et par exemple d’environ 60°C à environ 130°C.
[0121] Selon un mode de réalisation, un polymère convenant à un procédé de filage en voie fondue, d’un matériau composite décrit ici, peut être un polymère thermoplastique, ayant une température de fusion variant d’environ 50°C à environ 300°C, et un poids moléculaire variant d’environ 5 000 à environ 800 000 g/mol.
[0122] Un polymère peut être un polymère thermoplastique, ayant une température de fusion variant d’environ 55°C à environ 160°C, et un poids moléculaire variant d’environ 10 000 à environ 200 000 g/mol.
[0123] Selon un mode de réalisation, un polymère peut être un copolymère thermoplastique, comprenant des unités hydrophiles et des unités hydrophobes, ayant une température de fusion variant d’environ 55°C à environ 160°C, et un poids moléculaire variant d’environ 10 000 à environ 200000 g/mol.
[0124] Un polymère convenant à un filage en voie solvant peut être soluble dans un solvant aqueux ou dans un solvant organique, comme par exemple l’acide acétique, le diméthylformamide (DMF), le diméthylacétamide, l’acétone, un mélange disulfure de carbone / acétone, le chloroforme, le dichlorométhane, le tétrachloromé thane, le benzène, le toluène, le cyclohexanone ou le 2-nitropropane.
[0125] Selon un mode de réalisation un solvant convenant à la description peut être choisi parmi l’acide acétique, le diméthylformamide (DMF), le diméthylacétamide, l’acétone, et un mélange disulfure de carbone / acétone.
[0126] Selon un mode de réalisation, un polymère de commodité textile peut être parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyamide (PA), le polyester (PET), un polymère de cellulose, un polymère de chitosan, un polymère de caséine, et des mélanges de ceux-ci.
[0127] Selon un mode de réalisation, le polymère peut être choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyamide (PA), le polyester (PET), et des mélanges de ceux-ci. [0128] Selon un mode de réalisation, le polymère peut être choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polyéthylène (PE), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), et un mélange de ceux-ci, et en particulier peut être choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), et des mélanges de ceux-ci.
[0129] Selon un mode de réalisation, le polymère peut être le polycaprolactone (PCL).
[0130] L’éthylène acétate de vinyle (EVA) est un copolymère ayant une température de fusion entre 70 et 130°C, avec un poids moléculaire entre 10 000 et 200 000 g/mol. Les fibres d’EVA sont principalement utilisées dans la production de tapis, de chaussures et de sacs. A titre d’exemple de références commerciales pour l’EVA, on peut citer l’EVAFLEX™.
[0131] Le polybutylène succinate (PBS) est un polymère biodégradable possédant une température de fusion entre 105 et 115°C, et un poids moléculaire entre 10000 et 50000 g/mol. Les fibres de PB S sont principalement utilisées dans la production de vêtements, de couettes et de matelas. A titre d’exemple de références commerciales pour le PB S, on peut citer le BIOSUCCINIUM™.
[0132] Le polycaprolactone (PCL) est un polymère biodégradable qui possède une température de fusion entre 60 et 65°C, et un poids moléculaire entre 10 000 et 100000 g/mol. Les fibres de PCL sont principalement utilisées dans la production de vêtements, de sacs et de tissus médicaux. A titre d’exemple de références commerciales pour le PCL, on peut citer le TONE™.
[0133] Le polyéthylène (PE) est un polymère thermoplastique ayant une température de fusion entre 110 et 130°C, et un poids moléculaire entre 10000 et 200000 g/mol. Les fibres de polyéthylène sont utilisées dans la production de vêtements de protection, de sacs et de revêtements de sol. Des exemples de références commerciales sont le TYVEK™ et le SPECTRA™.
[0134] Le polypropylène (PP) est un polymère qui possède une température de fusion entre 160 et 170°C, avec un poids moléculaire entre 50 000 et 500 000 g/mol. Les fibres de polypropylène sont utilisées dans la production de tapis, de cordes et de géotextiles. Des exemples de références commerciales sont le MARLEX™ et le MOPLEN™.
[0135] Le polystyrène (PS) est un polymère ayant une température de fusion entre 240 et 260°C, et un poids moléculaire entre 10 000 et 200 000 g/mol. Les fibres de polystyrène sont principalement utilisées dans la production de tapis et de feutres. À titre d’exemple de références commerciales pour le PS, on peut citer le STYRON™.
[0136] Le chlorure de polyvinyle (PVC) est un polymère ayant une température de fusion entre 160 et 210°C, avec un poids moléculaire entre 10000 et 200000 g/mol. Les fibres de PVC sont principalement utilisées dans la production de tapis, de revêtements de sol et de toiles de tente. À titre d’exemple de références commerciales pour le PVC, on peut citer le GEON™.
[0137] Le polyamide (PA) est un polymère qui possède une température de fusion entre 215 et 265°C, et un poids moléculaire habituel compris entre 10000 et 30000 g/mol. Les fibres de polyamide sont utilisées dans la production de vêtements de sport, de sous-vêtements, de chaussettes et de collants. Des exemples de références commerciales sont le NYLON™ 6 et le NYLON™ 66.
[0138] Le polyester (PET) est un polymère ayant une température de fusion entre 245 et 255°C, avec un poids moléculaire habituel compris entre 10000 et 50 000 g/mol. Les fibres de polyester sont utilisées dans la production de vêtements, de couvertures, de rideaux et de tissus d’ameublement. Des exemples de références commerciales sont le TERYLENE™ et le DACRON™.
[0139] Les polymères de cellulose peuvent avoir un poids moléculaire variant de 50 000 à 500000 g/mol, une température de fusion compris entre 200 et 230°C. Ces fibres peuvent être utilisées pour fabriquer des vêtements, des draps, ou des serviettes.
[0140] Les polymères de caséine peuvent avoir un poids moléculaire moyen d’environ 100 000 g/mol et une température de fusion d’environ 200 °C. Ces fibres peuvent être utilisées pour fabriquer des tissus techniques.
[0141] Les polymères de chitosan peuvent avoir un poids moléculaire variant de 100000 à 1 000 000 g/mol et une température de fusion entre 200 et 300°C. Ils peuvent être solubilisés dans l’acide acétique. Ces fibres peuvent être utilisées pour fabriquer des tissus médicaux.
[0142] Il est à noter que ces polymères peuvent être utilisés seuls ou en combinaison avec d’autres matériaux pour obtenir des propriétés textiles spécifiques telles que la résistance à l’abrasion, la respirabilité et la résistance aux intempéries.
[0143] Le polyamide (PA) et le polyester (PES) sont des polymères hydrophiles. Le polypropylène (PP), le polyéthylène (PE) et le polystyrène (PS) sont des polymères hydrophobes. L’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS) et le polycaprolactone (PCL) sont des copolymères d’unités hydrophiles/hydrophobes. [0144] Selon un mode de réalisation, un polymère peut être choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), le polyéthylène (PE), et des mélanges de ceux-ci. Ces polymères peuvent être avantageusement mis en œuvre dans un procédé de filage en voie fondue et/ou un procédé de filage en voie solvant.
[0145] Selon un mode de réalisation, un polymère peut être choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), et des mélanges de ceux-ci.
[0146] Selon un mode de réalisation, un polymère peut être le polycaprolactone (PCL).
Fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde
[0147] Selon un mode de réalisation, un matériau composite tel que décrit ici peut comprendre environ de 1% à 80% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 3% à 70%, en particulier environ de 5% à 60%, en particulier environ de 8% à 50%, en particulier environ de 10% à 40%, en particulier environ de 12% à 30%, et en particulier environ de 15% à 20% poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[0148] Les fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec au moins une protéine comprenant, ou étant apte à former, au moins une structure amyloïde.
[0149] Une protéine comprenant, ou étant apte à former, au moins une structure amyloïde peut comprendre en outre au moins un domaine protéique apte à adsorber au moins un ion métallique.
[0150] Les fibres de protéines comprenant ou étant apte à former au moins une structure amyloïde peuvent être obtenues avec au moins une protéine choisie parmi l’a-zéine, la protéine de soja, l’arachine, la conarachine l’avénine, l’avénaline, la globuline de tournesol, l’albumine de tournesol, l’a-lactalbumine, la 0-lactoglobuline, le lysozyme, la sérumalbumine bovine, la protéine HET-s issue du champignon filamenteux Podospora anserina, la spidroine, la fibroïne de soie, et des mélanges de celles-ci.
[0151] Selon un mode de réalisation, des fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec l’a- zéine, l’arachine, la conarachine l’avénine, l’avénaline, la globuline de tournesol, l’albumine de tournesol, l’a-lactalbumine, la 0-lactoglobuline, et des mélanges de celles-ci. [0152] Selon un mode de réalisation, des fibres peuvent être obtenues avec l’oc-zéine, la globuline de tournesol, l’albumine de tournesol, l’oc-lactalbumine, la 0-lactoglobuline, et des mélanges de celles-ci.
[0153] Selon un mode de réalisation, des fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec l’oc- zéine, l’oc-lactalbumine, la 0-lactoglobuline, et des mélanges de celles-ci.
[0154] Selon un mode de réalisation, des fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec l’oc- zéine, l’oc-lactalbumine, et des mélanges de celles-ci.
[0155] Selon un mode de réalisation, des fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec l’oc- zéine.
[0156] Les protéines convenant à la préparation de fibres amyloïdes peuvent être obtenues par toute méthode connue dans le domaine, telle que l’extraction à partir d’une source biologique exprimant naturellement cette protéine ou sous forme de protéines recombinantes obtenues par expression hétérologue dans une cellule hôte, par exemple Escherichia coli ou les cellules CHO, et amplification de la cellule hôte dans un bio-incubateur. Les protéines recombinantes ainsi obtenues sont ensuite purifiées par toute méthode connue dans le domaine.
[0157] Pour la préparation des fibres amyloïdes, les protéines peuvent être mises en œuvre sous formes purifiées ou non-purifiées.
[0158] Une protéine purifiée est une protéine issue d’un mélange soumis à une méthode d’élimination des impuretés, contaminants ou substances indésirables du mélange. À l’issue de la méthode de purification, la protéine peut être obtenue à une concentration élevée, et être dénuée de, ou être en présence d’une quantité minimale, de substances non désirées. Une méthode de purification peut impliquer des étapes telles que la filtration, la distillation, ou l’extraction.
[0159] Une protéine non-purifiée est une protéine extraite de son environnement naturel et accompagnée d’autres composés, par exemple protéines, sucres, lipides, issus de l’environnement naturel de la protéine. À titre d’exemple, une protéine non-purifiée peut être contenue dans un résidu d’extraction issu du lait, par exemple le lactosérum, ou d’une plante, par exemple un tourteau de maïs ou de tournesol. Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes peuvent être obtenues avec du lactosérum, comprenant par exemple de l’oc- lactalbumine et/ou de la 0-lactoglobuline, une farine ou un tourteau de maïs, comprenant par exemple de l’oc-zéine, ou une farine ou un tourteau de tournesol, comprenant par exemple de la globuline de tournesol et/ou de l’albumine de tournesol, ou encore un tourteau d’arachide. Préparation des fibres amyloïdes
[0160] Les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde peuvent être préparées par toute méthode connue dans le domaine et adaptée à la nature de protéine.
[0161] Un matériau composite décrit ici peut être préparé par tout procédé permettant d’assembler un polymère de commodité textile et des fibres amyloïdes en une matrice de polymère incorporant les fibres amyloïdes.
[0162] Les fibres amyloïdes sont des structures fibrillaires très stables formées par autoassemblage de protéines organisées en feuillets-0. La formation de fibres amyloïdes suit un processus de nucléation-élongation. Ainsi, une protéine acquiert une structure secondaire riche en brins-0 qui s’associent via des liaisons hydrogène pour former des feuillets-0. Les sous-unités protéiques s’auto-assemblent par empilements successifs perpendiculairement à l’axe d’élongation de la fibre. La structure est stabilisée par un réseau dense de liaisons hydrogène ayant une orientation parallèle à l’axe fibrillaire.
[0163] La formation de fibres amyloïdes peut être dépendante de différents paramètres tels que le pH, la force ionique de la solution comprenant les protéines, la concentration de protéines, la présence d’autres molécules ou d’impuretés, la température, ou encore la vitesse d’agitation, qui peuvent conduire à des cinétiques de fibrillation et à des organisations différentes. Il relève de la pratique de l’homme de l’art d’adapter les conditions opératoires selon la nature des protéines utilisées.
[0164] Les fibres amyloïdes peuvent avoir une longueur d’environ 1 pm à 10 pm et un diamètre d’environ 5 nm à 50 nm.
[0165] Les fibres amyloïdes peuvent être préparées par traitement chimique conduisant à l’ auto-assemblage des protéines en fibres amyloïdes ou encore par électrofilage (electrospinning technique).
[0166] Avantageusement, les fibres amyloïdes peuvent être préparées sous forme de dispersions aqueuses de fibres, d’hydrogels ou encore sous formes sèches, par exemple sous forme de poudres. [0167] Une dispersion aqueuse de fibres amyloïdes peut être obtenue par toute méthode connue dans le domaine. La préparation d’une dispersion de fibres amyloïdes comprend généralement les étapes de : a) dissolution des protéines dans une phase aqueuse, comprenant optionnellement une phase organique, par exemple l’éthanol, et b) dénaturation des protéines en fibres amyloïdes, par exemple par chauffage, par exemple à une température variant d’environ 35°C à environ 110°C, à pH acide, par exemple à un pH variant de 1 à 3, ou à pH basique, par exemple à un pH variant de 8 à 12, pendant une durée variant d’environ lOh à environ 168h.
[0168] À l’issue de l’étape de dénaturation, les fibres amyloïdes peuvent être obtenues sous forme d’une dispersion aqueuse de fibres amyloïdes ou sous forme d’un hydrogel de fibres amyloïdes.
[0169] Préalablement à l’étape de chauffage, la solution aqueuse peut être filtrée. L’étape de filtration peut être effectuée avant l’étape de chauffage. La filtration peut être par exemple réalisée avec un filtre 0.5 pm ou 0.22 pm pour purifier la solution, et éliminer d’éventuels contaminants.
[0170] Les conditions de chauffage et de pH sont adaptées selon la ou les protéines considérées de sorte à permettre la structuration des protéines en feuillets-0, et en fibres amyloïdes. Optionnellement, une dispersion aqueuse de fibres amyloïdes peut être transformée en hydrogel au moyen d’une étape supplémentaire de réticulation, par voie chimique, par exemple avec un agent réticulant à base de glutaraldéhyde ou de carbodiimide, ou par un traitement physique, tel que le chauffage, la congélation-décongélation ou la lyophilisation.
[0171] La phase aqueuse peut être une solution saline. Une solution aqueuse peut présenter une force ionique inférieure ou égale à environ 60 mM, par exemple inférieure à environ 50 mM, voire étant environ de 30 mM. La force ionique peut être obtenue et/ou ajustée par ajout d’un sel pouvant être choisi parmi les halogénures de métal alcalin ou alcalinoterreux, tels que par exemple NaCl, KC1, MgCL, CaCL, ... ; les carbonates de métal alcalin ou alcalinoterreux ou leur mélange ; les phosphates, tels que par exemple le phosphate de sodium ou de potassium ou encore les sulfates tels que par exemple, le sulfate de sodium ou de magnésium.
[0172] La préparation de la solution peut comprendre une étape d’agitation. Une étape d’agitation peut se faire au moyen de tout dispositif connu dans le domaine. [0173] À titre d’exemple de procédé de préparation de fibres amyloïdes on peut citer le procédé décrit par #12 - Soon et al., (Chemical Engineering Journal, 445, 2022, 136513, https://doi.Org/10.1016/j.cej.2022.136513).
[0174] Dans ce procédé, les protéines, par exemple des protéines de tournesol ou d’arachide, peuvent être dissoutes dans une phase aqueuse, à pH acide, par exemple à pH 2 ou 3. La solution peut être chauffée à une température variant d’environ 50°C à environ 110°C, par exemple à 90°C ou à 100°C, et notamment à 90°C, pendant une durée variant d’environ lOh à 48h, par exemple 24 heures pour induire la formation des fibres amyloïdes. La réaction peut être arrêtée par abaissement de la température, par exemple par une trempe dans la glace.
[0175] Encore à titre d’exemple de procédé de préparation de fibres amyloïdes, on peut citer le procédé de préparation de fibres amyloïdes décrit par #13 - Sanchez-Iglesias et al. (ACS Nano 2012 6 (12), 11059-11065, doi : 10.1021/nn3047605).
[0176] Dans ce procédé, les protéines, par exemple l’oc-zéine, peuvent être dissoutes dans une phase aqueuse comprenant de 50% à 90%, par exemple 70%, d’une phase organique, par exemple l’éthanol. Le pH de la solution peut être ajusté à un pH basique, par exemple variant de pH 8 à pH 12, et par exemple à pH 8. La solution peut être chauffée à une température variant d’environ 50°C à environ 90°C, par exemple à environ 60°C, pendant une durée variant d’environ lOh à 96h, par exemple 72 heures, pour induire la formation des fibres amyloïdes.
[0177] Il est possible d’obtenir un hydrogel de fibres amyloïdes en utilisant des concentrations élevées d’oc-zéine, par exemple supérieure ou égale à 2% en poids de protéines par rapport au poids de la solution, par exemple à 3% ou à 5%, et des teneurs élevées en éthanol, par exemple supérieures à 80% en poids par rapport au poids de la phase aqueuse.
[0178] L’oc-zéine est une protéine amphiphile, et les fibres amyloïdes d’oc-zéine peuvent être mises en œuvre avec des polymères hydrophiles, des polymères hydrophobes, ou des copolymères hydrophiles/hydrophobes. Par exemple, des fibres amyloïdes préparées à partir de zéine peuvent être mises en œuvre avec le polyéthylène.
[0179] Un hydrogel de fibres amyloïdes peut être obtenu par toute méthode connue dans le domaine. La préparation d’un hydrogel de fibres amyloïdes comprend généralement les étapes de : dissolution des protéines dans un solvant aqueux, suivi, le cas échéant, de la dénaturation des protéines permettant la formation des fibres amyloïdes, par exemple par chauffage à pH acide ou basique, puis de la réticulation des fibres, par voie chimique, par exemple avec un agent réticulant à base de glutaraldéhyde ou de carbodiimide, ou par un traitement physique, tel que le chauffage, la congélation-décongélation ou la lyophilisation.
[0180] À titre d’exemple de procédé de préparation de fibres amyloïdes, notamment sous forme d’hydrogel, on peut citer le procédé décrit dans WO 2012/136909.
[0181] Dans ce procédé, les protéines, par exemple l’oc-lactalbumine ou l’oc-zéine, peuvent être mises en solution dans une phase aqueuse en une teneur d’au moins environ 5 mg/ml de protéines. La concentration de protéines peut varier d’environ 5 mg/ml à la limite de solubilité de la protéine. Par exemple, la concentration de protéine peut varier d’environ 5 mg/ml à environ 200 mg/ml, par exemple 40 mg/ml.
[0182] Le pH de la solution aqueuse peut être un pH acide. Par exemple, le pH peut être inférieur à 3. Le pH peut être inférieur à 2.5. Le pH peut être ajusté au moyen d’un acide fort, par exemple HCl. Le pH est ajusté avant addition et solubilisation de la protéine.
[0183] La préparation de la solution aqueuse peut comprendre une étape de chauffage, par exemple à une température choisie dans un intervalle d’environ 35°C à environ 60°C. La solution peut être agitée. L’étape de chauffage et l’étape d’agitation peuvent être effectuées simultanément. L’étape de chauffage peut durer au moins 10 heures, voire une semaine (ou 168 heures). Par exemple, l’étape de chauffage peut durer de 48h à 96h.
[0184] Selon un mode de réalisation, un procédé de préparation d’un hydrogel de fibres amyloïdes peut comprendre au moins les étapes consistant à : solubiliser des protéines aptes à s’auto-assembler en fibres amyloïdes, en une teneur variant d’au moins 5 g/L à la limite de solubilité, par exemple de 20 à 200 g/L, dans une solution saline acide de pH variant d’environ 1,5 à 2,5, puis chauffer la solution obtenue à une température variant d’environ 35°C à 60°C, pendant une durée d’au moins 10 heures.
[0185] Un procédé de préparation d’un hydrogel est réalisé, par exemple, en l’absence d’évaporation d’eau.
[0186] Selon un mode de réalisation, les fibres amyloïdes sont préparées sous forme d’un hydrogel.
[0187] La technique de l’ électrofilage utilise un champ électrique pour créer un jet de solution de protéines, recueilli ensuite sur un substrat pour former un tapis fibreux. Les fibres obtenues peuvent être alignées ou distribuées aléatoirement. En contrôlant les paramètres de traitement tels que la concentration de la solution, le débit et l’intensité du champ électrique, il est possible d’adapter la morphologie, le diamètre et les propriétés mécaniques des fibres amyloïdes.
Poudre de fibres amyloïdes
[0188] Lors de la préparation d’un matériau composite tel que décrit ici, les fibres amyloïdes peuvent être mélangées au polymère de commodité textile sous forme de dispersion aqueuse, sous forme d’hydrogel, ou encore sous forme de poudre.
[0189] Avantageusement, les fibres amyloïdes peuvent être mélangées au polymère de commodité textile sous forme de poudre.
[0190] Une dispersion aqueuse ou un hydrogel de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde peut être réduit en poudre par tout moyen connu dans le domaine.
[0191] À titre d’exemple de procédé permettant de préparer une poudre à partir d’un hydrogel ou d’une dispersion aqueuse de fibres amyloïdes, on peut citer les procédés de lyophilisation ou d’atomisation.
[0192] La lyophilisation, ou séchage par sublimation, consiste à congeler l’hydrogel ou la dispersion aqueuse, puis à le sécher sous vide à une température inférieure au point de sublimation de l’eau. L’eau est éliminée de l’hydrogel ou de la dispersion aqueuse sous forme de vapeur. A l’issue du procédé, une poudre sèche et poreuse peut être obtenue.
[0193] Selon un mode de réalisation, la réduction d’un hydrogel ou d’une dispersion aqueuse en poudre par lyophilisation peut comprendre au moins les étapes consistant à congeler l’hydrogel ou la dispersion aqueuse, par exemple à une température inférieure à -40°C, et à placer l’hydrogel congelé sous vide, par exemple à 0,1 ou 0,001 mbar, pour obtenir la sublimation de l’eau congelée. Le cas échéant la sublimation peut être accompagnée d’une étape de chauffage, par exemple à -20°C ou -15°C.
[0194] L’atomisation consiste à pulvériser un jet d’hydrogel liquide dans un flux d’air chaud, ce qui entraîne l’évaporation de l’eau et la formation de petites particules solides.
[0195] Selon un mode de réalisation, la réduction d’un hydrogel en poudre par atomisation peut comprendre au moins les étapes consistant à former un jet d’hydrogel liquide, pulvériser le jet obtenu dans un flux d’air chaud, afin d’évaporer l’eau, et obtenir des particules solides de l’hydrogel. La taille et la forme des particules peuvent dépendre de la taille de la buse de pulvérisation et de la vitesse de l’air. [0196] Une poudre de fibres amyloïdes peut être soumise à une étape de broyage.
[0197] Avantageusement, une étape de broyage permet d’obtenir une poudre de particules de fibres amyloïdes homogènes en taille et en distribution.
[0198] Le broyage d’une poudre de fibres amyloïdes peut être réalisé par tout procédé connu dans le domaine, par exemple avec un broyeur à billes ou un broyeur centrifuge. La technique et les paramètres de broyage sont adaptés selon la nature des protéines amyloïdes.
[0199] À titre d’exemple de broyeur à billes, il est possible d’utiliser un broyeur à billes porcelaine BB1L avec 20 g de billes.
[0200] À titre d’exemple de broyeur centrifuge, il est possible d’utiliser un broyeur ultracentrifuge UT 6000 rpm.
[0201] Avantageusement, le broyage peut être réalisé avec un broyeur centrifuge.
[0202] Avantageusement, après broyage la poudre de fibres amyloïdes comprend des particules ayant une taille variant d’environ au moins 1 pm à au moins 100 pm, notamment variant d’environ au moins 5 pm à au moins 90 pm, d’environ au moins 10 pm à environ 70 pm, d’environ 20 pm à environ 50 pm.
[0203] La taille et la distribution en taille d’une poudre de fibres d’amyloïdes peuvent être mesurées par toute méthode connue dans le domaine, notamment par Diffusion Dynamique de la Lumière (Dynamic Light Scattering - DLS).
[0204] Une poudre de fibres amyloïdes, broyée ou non broyée, peut optionnellement être soumise à une étape de séchage. L’étape de séchage peut être effectuée dans une étuve, à une température variant d’environ 40°C à environ 80°C, notamment d’environ 40°C à environ 60°C, par exemple à une température d’environ 45°C. La durée de séchage peut varier d’environ 6h à environ 24h, et être par exemple d’environ 12h.
[0205] La teneur résiduelle en eau contenue dans la poudre après l’étape de séchage peut être inférieure ou égale à 3% en poids.
[0206] Une poudre de fibres d’amyloïdes broyée peut avantageusement être mise en œuvre dans un procédé de préparation d’un matériau composite par filage en voie solvant. L’utilisation d’une poudre homogène permet d’obtenir une distribution homogène des fibres amyloïdes dans le polymère solubilisé.
[0207] Selon un mode de réalisation, des fibres amyloïdes convenant à la préparation d’un matériau composite décrit ici peuvent être préparées au moyen d’un procédé comprenant au moins les étapes consistant à : a) dissoudre des protéines aptes à former des fibres amyloïdes dans une phase aqueuse, comprenant optionnellement une phase organique, par exemple l’éthanol, b) ajuster le pH de la solution obtenue à l’étape à un pH acide, par exemple à un pH variant de 1 à 3, ou à un pH basique, par exemple, à pH variant de 8 à 12, c) chauffer la solution obtenue à l’étape (b), par exemple à une température variant d’environ 40°C à environ 110°C, pendant une durée variant d’environ 10 heures à environ 168 heures, pour obtenir une dispersion ou un hydrogel de fibres amyloïdes, d) optionnellement, réticuler la dispersion obtenue à l’étape (c) pour obtenir un hydrogel de fibres amyloïdes, e) réduire en poudre la dispersion obtenue à l’étape (c) ou l’hydrogel obtenu à l’étape (c) ou (d), par exemple par un procédé d’atomisation ou de lyophilisation, f) optionnellement, sécher la poudre obtenue à l’étape (e), et g) optionnellement, broyer la poudre obtenue à l’étape (e) ou (f).
[0208] Le procédé comprend en outre une étape d’incorporation de la poudre obtenue à l’étape (e), (f) ou (g), comprenant des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, dans une matrice de polymère de commodité textile.
Procédé de préparation des matériaux composites
Préparation des matériaux composites
[0209] Un matériau composite décrit ici peut être préparé par tout procédé permettant d’assembler un polymère de commodité textile et des fibres amyloïdes en une matrice de polymère incorporant les fibres amyloïdes.
[0210] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de préparation d’un matériau composite tel que décrit ici, le procédé comprenant au moins une étape d’incorporation des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dans une matrice de polymère de commodité textile.
[0211] Selon un mode de réalisation, l’étape d’incorporation peut être réalisée par un procédé choisi parmi un procédé de filage.
[0212] Selon un mode de réalisation, l’étape d’incorporation peut être réalisée par un procédé choisi parmi un procédé de filage en voie fondue, un procédé de filage en voie solvant, un procédé d’électrofilage, un procédé de filage centrifuge, un procédé d’extrusion-soufflage (ou meltblown), et un procédé de fabrication d’un non-tissé (spunbond).
[0213] Ces procédés sont connus de l’homme de l’art qui peut les appliquer à la préparation d’un matériau composite décrit ici sur la base de ses connaissances générales.
[0214] Un procédé de filage en voie fondue comprend la fonte d’au moins un polymère thermoplastique mélangé aux fibres amyloïdes, l’extrusion du matériau par une filière et le refroidissement du matériau pour former des filaments continus.
[0215] Un procédé de filage en voie solvant comprend la dissolution du polymère dans un solvant, le mélange avec les fibres amyloïdes, l’extrusion du matériau, et la précipitation du matériau dans un bain non-solvant pour former des fibres.
[0216] Un procédé d'électrofilage comprend l’utilisation d'un champ électrique pour étirer et déposer des fibres fines de matériau à partir d'une solution d’un mélange de polymère et de fibres amyloïdes.
[0217] Un procédé de filage centrifuge comprend l’injection d’un mélange de polymère fondu et de fibres amyloïdes dans une chambre en rotation, la force centrifuge crée des fibres de matériau filées qui sont solidifiées par refroidissement.
[0218] Un procédé d'extrusion-soufflage (meltblown) comprend l’extrusion d’un mélange de polymère et de fibres amyloïdes à travers une filière fine, suivi d’une soufflerie d’air chaud pour étirer et former des fibres fines de matériau.
[0219] Un procédé de fabrication d'un non-tissé (spunbond) comprend l’extrusion d’un mélange de polymère thermoplastique et de fibres amyloïdes en filaments continus, le dépôt aléatoire des filaments sur un tambour en rotation, puis la liaison mécanique ou thermique pour former un non-tissé cohésif.
[0220] Un procédé de préparation d’un matériau composite peut être un procédé dans lequel l’étape d’incorporation des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dans une matrice de polymère de commodité textile peut comprendre au moins les étapes consistant à : a) préparer un mélange comprenant des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde et au moins un polymère de commodité textile, et b) extruder le mélange obtenu à l’étape (a) à travers une filière pour obtenir un matériau composite.
[0221] L’étape d’extrusion permet de convoyer le mélange de polymère et de fibres amyloïdes en continu, de fondre le polymère, et de mettre le mélange, et notamment le polymère, en pression.
[0222] Selon un mode de réalisation, le matériau composite peut être extradé sous forme d’un fil ou d’un film.
[0223] Selon un mode de réalisation, un fil de matériau composite obtenu par un procédé tel que décrit ci-dessus peut être un fil monofilament.
[0224] Un procédé de filage peut être réalisée en voie fondue ou en voie solvant.
[0225] Le mélange de l’étape (a) peut être obtenu (a-1) par dispersion des fibres de protéines dans le polymère fondu ou (a-2) par dispersion des fibres de protéines dans le polymère solubilisé dans un solvant aqueux ou organique, notamment tel que décrit précédemment.
[0226] Les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde peuvent être mélangées, au polymère fondu ou solubilisées, sous forme d’une poudre, d’un hydrogel ou d’une dispersion aqueuse.
[0227] Avantageusement, les fibres amyloïdes sont mélangées au polymère fondu ou solubilisées sous forme d’une poudre. La poudre peut être broyée et séchée comme décrit précédemment.
[0228] Un procédé de filage en voie fondue peut comprendre au moins les étapes de fusion d’un mélange de polymère de commodité textile et de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, et d’extrusion du mélange fondu par compression et passage de celui-ci à travers une filière.
[0229] Un procédé de préparation d’un matériau composite tel que décrit ici par un procédé de filage en voie fondue peut comprendre au moins les étapes consistant à : a) mélanger des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde et au moins un polymère de commodité textile, b) chauffer le mélange obtenu à l’étape (a) à une température permettant de fondre le polymère, et c) extrader le mélange fondu obtenu à l’étape (b) travers une filière, ou une buse, pour obtenir un matériau composite.
[0230] L’homme de l’art sait adapter les paramètres d’un procédé de filage en voie fondue pour le rendre compatible avec la sensibilité des protéines aux conditions utilisées, notamment à la température pour la voie fondue, mais également aux dimensions des protéines, et à la compatibilité entre le polymère matrice et les protéines afin d’éviter tout agglomérat, et à la pression induite par le passage dans la filière.
[0231] Selon la nature du polymère, la nature et la proportion de fibres amyloïdes, l’homme de l’art sait adapter les paramètres de température de fusion, pression d’extrusion, vitesse de rotation de la vis d’extrusion, diamètre et forme de la filière, et vitesse de refroidissement du matériau composite extradé.
[0232] Selon un mode de réalisation, dans un procédé de filage en voie fondue, le polymère peut être sélectionné pour avoir une température de fusion inférieure ou égale à 160°C.
[0233] Selon un mode de réalisation, dans un procédé de filage en voie fondue, le mélange comprenant le polymère et les fibres amyloïdes peut être fondu à une température inférieure ou égale à 160°C.
[0234] Selon un mode de réalisation, à l’étape (a), les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde peuvent être apportées sous forme d’une poudre et le polymère peut être apporté sous forme de granulés.
[0235] Selon un mode de réalisation, un gradient de température peut être appliqué pendant l’étape (b). Le gradient de température est adapté selon la nature du polymère et des fibres amyloïdes.
[0236] Le gradient de température peut s’étendre d’environ 60°C à environ 160°C, par d’exemple d’environ 80°C à environ 110°C.
[0237] Selon un mode de réalisation, l’étape (c) d’extrusion peut être réalisée à une température inférieure à 160°C. Une telle température permet d’éviter d’impacter négativement les fibres de protéines. [0238] Selon un mode de réalisation, lord de l’étape (b), le mélange peut être réalisé avec une bi-vis co-rotative de transport et de mélange. La vitesse de rotation de la bi-vis peut varier d’environ 40 rpm à environ 150 rpm, voire d’environ 50 rpm à environ 100 rpm, et être par exemple d’environ 100 rpm.
[0239] Selon un mode de réalisation, un procédé de préparation d’un matériau composite peut comprendre une étape (c) consistant à refroidir le matériau composite obtenu. L’étape de refroidissement peut être un refroidissement par air ou par eau, avantageusement par air. L’étape de refroidissement peut être réalisé en soumettant le matériau composite extrudé à un flux d’air maintenu à une température d’environ 20°C.
[0240] Un procédé de filage en voie solvant peut comprendre au moins les étapes de mélange d’une poudre de fibres amyloïdes avec une solution de polymère de commodité textile et d’extrusion du mélange ainsi obtenu par compression et passage de celui-ci à travers une filière.
[0241] Le solvant utilisé pour la dissolution du polymère est adapté selon la nature du polymère de commodité textile considéré. Un solvant convenant à la préparation d’un matériau composite décrit ici est choisi parmi les solvants, aqueux ou organiques, qui permettent de solubiliser le ou les polymères visés et qui n’affectent pas l’intégrité et la structure des fibres de protéines. Il relève des compétences de l’homme de l’art de sélectionner le solvant adéquat au regard du polymère considéré. Par exemple, des solvants tels que l’acide acétique, le diméthylformamide (DMF), le diméthylacétamide, l’acétone, un mélange disulfure de carbone / acétone, le chloroforme, le dichlorométhane, le tétrachloromé thane, le benzène, le toluène, le cyclohexanone ou le 2-nitropropane peuvent être mis en œuvre.
[0242] Le polymère est dissous dans un solvant adapté pour former une solution homogène. L’étape de dissolution peut être accompagnée d’une étape d’agitation du mélange afin d’obtenir une solution homogène. La température, la vitesse d’agitation et le rapport polymère/solvant sont adaptés en fonction du polymère et des propriétés de viscosité attendues de la solution.
[0243] La poudre de fibres amyloïdes est ajoutée, sous agitation, à la solution de polymère pour obtenir un mélange homogène de polymère et de fibres amyloïdes. [0244] Le mélange obtenu est alimenté dans un équipement d’extrusion, tel qu’une extrudeuse à vis. L’extrudeuse permet de maintenir une pression et une température contrôlées pour faciliter l’extrusion du mélange.
[0245] L’extrusion du mélange est réalisée à travers une filière ou une buse dans l’extrudeuse. Les conditions de vitesse, de température et de pression dans l’extrudeuse sont adaptées aux propriétés du mélange, à la géométrie de la filière et aux propriétés finales du matériau composite extradé.
[0246] Une fois le matériau composite extradé, le solvant est éliminé, par exemple par séchage. L’étape de séchage peut être réalisée par exemple par l’utilisation d’un flux d’air chaud.
[0247] Un procédé de préparation d’un matériau composite tel que décrit ici par un procédé de filage en voie solvant peut comprendre au moins les étapes consistant à : a) dissoudre au moins un polymère de commodité textile dans un solvant, b) mélanger, sous agitation, des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde au polymère de commodité textile solubilisé à l’étape (a), c) extrader le mélange obtenu à l’étape (b) à travers une filière, ou une buse, pour obtenir un matériau composite, et d) évaporer le solvant.
[0248] A l’issu du procédé de préparation, un matériau composite peut être sous forme de granulés ou de filaments. Les filaments obtenus à l’issu d’un procédé de préparation par extrusion peuvent présenter un diamètre moyen d’environ 300 à 700 pm, et en particulier d’environ 500 pm.
[0249] Les filaments ou les granulés peuvent être soumis à un procédé de filage afin de préparer un fil textile, utilisable ensuite dans la confection de tissus.
Filage des matériaux composites
[0250] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de fabrication d’un fil textile comprenant au moins une étape de filage d’un matériau composite tel que décrit ici.
[0251] Selon un mode de réalisation, un matériau composite convenant pour une étape de filage peut être sous forme de granulés ou de filaments. [0252] Préalablement la mise en œuvre du procédé de filage, le matériau composite peut être soumis à une étape de séchage. L’étape de séchage peut être réalisée en étuve. L’humidité résiduelle peut être réduite à une teneur inférieure ou égale à environ 3%, par exemple inférieure ou égale à environ 2%, ou encore être d’environ 0%, notamment de 0.01% à 0.5%, voire être de 0%.
[0253] Un matériau composite peut être séché, selon la nature du polymère, pendant environ 2h à 20h, par exemple pendant environ 4h à 12h. La température de séchage peut être, selon la nature du polymère, d’environ 40°C à 140°C.
[0254] Par exemple, pour un matériau composite comprenant du PET à titre de polymère, le séchage peut être d’environ 4h à environ 140°C.
[0255] Selon un mode de réalisation, la température et la durée de séchage d’un matériau composite décrit ici peuvent être, respectivement, d’environ 40°C et d’environ 12h.
[0256] Un procédé de préparation d’un fil textile de matériau composite peut être un procédé choisi parmi un procédé de filage en voie fondue, un procédé de filage en voie solvant, un procédé d’électrofilage, un procédé de filage centrifuge, un procédé d’extrusion-soufflage (ou meltblown), et un procédé de fabrication d’un non-tissé (spunbond).
[0257] Un procédé de préparation d’un fil textile de matériau composite par un procédé de filage en voie fondue peut comprendre au moins les étapes consistant à : a) extrader le matériau composite à travers une filière pour obtenir en continu un monofilament ou une pluralité de monofilaments, b) refroidir le ou les monofilaments obtenu à l’étape (a), c) optionnellement, assembler les monofilaments obtenu à l’étape (b) en un multifilament, et d) étirer le monofilament obtenu à l’étape (b) ou le multifilament obtenu à l’étape (c).
[0258] L’étape d’extrusion permet de convoyer le matériau composite en continu, de fondre le matériau, et de le mettre en pression.
[0259] L’étape d’extrusion peut être réalisée en utilisant une extradeuse. Une extradeuse peut comprendre un cylindre chauffé, une vis destinée à pousser le matériau composite fondu, et une filière. Le cylindre chauffé peut être divisé en plusieurs zones de température contrôlées individuellement. La filière peut être une filière annulaire ou une filière plate.
[0260] Par exemple, le matériau composite, sous forme de granulés ou de joncs, peut être introduit dans une trémie d’alimentation d’une extradeuse mono-vis pouvant comprendre 5 températures réglées indépendamment les unes des autres. Le matériau fondu est poussé au travers de filières dont la géométrie peut être choisie (section, diamètre, et nombres de filaments) au moyen d’une pompe volumétrique permettant d’assurer un débit constant.
[0261] L’étape de refroidissement peut être réalisée par immersion du ou des filaments dans un bain d'eau froide ou par passage à travers un système de refroidissement à air. Le bain d'eau froide peut être une solution d'eau et de tensioactif. Un système de refroidissement à air peut comprendre un ensemble de ventilateurs ou de buses d'air soufflant de l'air froid sur le fil en mouvement. L’étape de refroidissement peut être réalisée en soumettant les filaments à un flux d’air maintenu à une température d’environ 20°C.
[0262] Les monofilaments peuvent être assemblés en multifilaments. Les multifilaments ou les monofilaments peuvent être soumis à une étape d’étirage.
[0263] L’étape d’étirage peut être effectuée à chaud ou à froid. Un étirage à chaud est réalisé à une température supérieure à la température de fusion du polymère. L'étirage à froid est réalisé à une température inférieure à la température de fusion du polymère.
[0264] Par exemple, les filaments obtenus à l’étape d’extrusion sont ensuite refroidis sous un flux d’air puis assemblés lors du passage dans la gudulette d’ensimage. Le multifilament ainsi obtenu subit un étirage lors du passage sur une succession de différents rouleaux chauffés au- delà de la température de transition vitreuse, pour être ensuite bobiné.
[0265] Un procédé de préparation d’un fil textile de matériau composite peut comprendre en outre une étape consistant à bobiner le fil. Une étape de bobinage peut être réalisée par une machine de bobinage qui enroule le fil sur une bobine en rotation. Le fil peut être enroulé en couches continues ou en couches croisées.
[0266] Selon un mode de réalisation un matériau composite tel que décrit ici peut être sous forme d’un fil textile, par exemple sous forme d’une bobine de fil textile.
[0267] Un fil d’un matériau composite tel que décrit ici peut être composé d'une pluralité de filaments, environ de 60 à 100 filaments, en particulier d’environ 80 filaments. Les filaments peuvent présenter un diamètre unitaire moyen d’environ 10 à 50 pm, et en particulier d’environ 30 pm de diamètre.
[0268] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un fil comprenant un matériau composite tel que décrit ici ou préparé selon un procédé tel que décrit ici. Utilisations et procédés
[0269] Un fil textile de matériau composite tel que décrit ici peut être utilisé pour préparer un tissu, tissé ou non tissé, doté de propriétés de captation d’agents polluants.
[0270] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne une utilisation d’un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, d’un filament ou d’un fil tel que décrit ici, ou d’un tissu tel que décrit ici, pour capter un agent polluant.
[0271] Un tissu d’un matériau composite tel que décrit ici peut être obtenu par toute méthode connue dans le domaine, telle que le tissage, le tricotage, le tissage de chaîne et de trame, le feutrage, le spunbond, le meltblown, ou encore l’aiguilletage.
[0272] Un tissu de matériau composite utilisé pour capter des agents polluants peut être arrangé sous forme de rouleaux pour une utilisation à grande échelle dans des installations de traitement de l'air, de l'eau ou des déchets, sous forme de feuilles pour une utilisation dans des filtres d'air, de l'eau ou de gaz, sous forme de matériaux de filtration plissés, sous forme de filtres à poches, ou encore sous forme de cartouches de filtration.
[0273] À titre d’agents polluants considérés dans la présente description, on peut citer les composés organiques volatils (COV), les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), les solvants organiques, tels que le benzène, le toluène, ou le xylène, les pesticides, tels que le DDT, le chlordécone, ou le glyphosate, les PCB (polychlorobiphényles), les dioxines et furanes, les substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS), ou les métaux lourds, tels que le mercure, le plomb, le cadmium, l'arsenic, le nickel, le cuivre, le zinc, ou le chrome..
[0274] Selon un mode de réalisation, un matériau composite, notamment comprenant du PBS, de l’EVA et/ou du PCL, et, par exemple, 20% de fibres amyloïdes en poids/poids de matériau, peut absorber d’environ 0,5 à 2,5 mg de substances per- et polyfluoroalkylées par gramme de fibres amyloïdes, ou encore d’environ 1,0 à 2,0 mg/g, en encore environ 1,5 mg de substances per- et polyfluoroalkylées par gramme de fibres amyloïdes.
[0275] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé de captation d’un agent polluant comprenant au moins l’étape consistant à mettre en contact l’agent polluant à capter avec un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, ou avec un filament ou un fil tel que décrit ici, ou avec un tissu tel que décrit ici, dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation de l’agent polluant par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dudit matériau composite. [0276] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé d’extraction d’un agent polluant, ledit procédé comprenant au moins les étapes consistant à : a) mettre en contact un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, ou un filament ou un fil tel que décrit ici, ou un tissu tel que décrit ici, avec un substrat comprenant un agent polluant dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation de l’agent polluant par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, b) dissocier, dans des conditions suffisantes, ledit agent polluant des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, pour obtenir l’agent polluant extrait.
[0277] Un substrat comprenant un agent polluant peut être un substrat solide ou liquide. Un substrat solide peut être une portion de sol pollué avec l’agent polluant à extraire. Un substrat liquide peut être une portion d’eau, par exemple de pluie, ayant lessivé un sol pollué avec l’agent polluant à extraire.
[0278] Un agent polluant peut être un composé organique volatil (COV), un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP), un solvant organique, tel que le benzène, le toluène, ou le xylène, un pesticide, tel que le DDT, le chlordécone, ou le glyphosate, un PCB (polychlorobiphényle), une dioxine, un furane, une substance per- et polyfluoroalkylée (PF AS), ou un métal lourd, tel que le mercure, le plomb, le cadmium, l’arsenic, le nickel, le cuivre, le zinc, ou le chrome.
[0279] Selon un autre de ses objets, la présente description concerne un procédé d’extraction d’au moins un ion métallique, ledit procédé comprenant au moins les étapes consistant à : a) mettre en contact un matériau composite tel que décrit ici ou préparé par un procédé tel que décrit ici, ou avec un fil tel que décrit ici, ou avec un tissu tel que décrit ici, avec un substrat comprenant au moins un ion métallique dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation dudit ion métallique par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, b) dissocier, dans des conditions suffisantes, ledit ion métallique des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, pour obtenir l’ion métallique extrait.
[0280] Un ion métallique peut être un ion Cu, Ag, Pb, Hg, Au, Cd, As, Ni, Zn ou Cr.
[0281] Une étape de dissociation d’un agent polluant ou d’un ion métallique capté par les fibres amyloïdes d’un matériau composite décrit ici peut être réalisée en soumettant le matériau composite ayant adsorbé l’agent polluant ou l’ion métallique à une étape de lavage avec une solution acide.
[0282] L’agent polluant ou l’ion métallique est éliminé avec la solution acide.
[0283] Après l’étape de lavage avec une solution acide, le matériau composite peut être soumis à une étape de rinçage, par exemple avec de l’eau, avant réutilisation.
[0284] Selon un de ses objets, la présente description un procédé de recyclage d’un matériau composite décrit ici ou d’un produit manufacturé comprenant un tel matériau, par exemple un filtre. Un procédé de recyclage peut comprendre au moins les étapes consistant à : a) mettre en contact un matériau composite tel que décrit ici, ledit matériau comprenant au moins un agent polluant ou un ion métallique capté, avec une solution dans des conditions suffisantes pour dissocier ledit agent polluant ou ion métallique dudit matériau, b) séparer la solution comprenant ledit agent polluant ou ion métallique et ledit matériau composite, c) mettre en contact le matériau composite obtenu à l’étape (b) en contact avec une solution de rinçage, et d) sécher le matériau composite obtenu à l’étape (c).
[0285] Les étapes (a) à (c) peuvent être répétées de 1 à 10 fois, par exemple 2, 3, 4, ou 5 fois avant mise en œuvre de l’étape (d).
[0286] Un matériau composite tel que décrit ici peut être soumis à un procédé de recyclage au moins 2, voire 3, 4, 5 ou 10 fois tout en conservant ses propriétés de captation d’agents polluants ou d’ions métalliques.
[0287] À l’étape (a), une solution susceptible de convenir peut être une solution acide ou un mélange eau/éthanol v/v.
[0288] Une solution acide susceptible d’être utilisée peut être une solution d’acide chlorhydrique. Une solution acide chlorhydrique peut être une solution d’acide chlorhydrique 1 M.
[0289] Un mélange eau-éthanol susceptible d’être utilisé peut être un mélange d’environ 20/80 v/v à environ 80/20 v/v d’eau et d’éthanol.
[0290] La durée de contact entre la solution acide et le matériau composite peut varier d’environ Ih à environ lOh, voire d’environ 2h à environ 5h. [0291] L’étape (a) peut être mise en œuvre à une température variant d’environ 15°C à environ 30°C. Optionnellement, l’étape (a) peut être accompagnée d’une étape de chauffage, par exemple d’environ 45°C à environ 60°C, par exemple à environ 50°C.
[0292] La solution de rinçage peut être une solution aqueuse. [0293] La solution aqueuse de rinçage peut être de l’eau, par exemple de l’eau distillée ou de l’eau de ville.
[0294] Le matériau composite peut être séché à l’étape (d) à température ambiante, d’environ 20°C à environ 30°C, ou être placé en étuve ou sous un flux d’air chaud, par exemple à une température variant d’environ 45°C à environ 60°C.
EXEMPLES
Exemple 1
Matériels & Méthodes
Préparation des fibres d’amyloïdes
[0295] Des fils de matériau composite contenant environ 20% de leur poids en fibres de protéines amyloïdes (fibres amyloïdes) dans des polymères de commodité textile de type élastomères et thermoplastiques ont été fabriqués selon le procédé décrit ci-après.
[0296] Des fibres amyloïdes ont été préparées à partir d’une une protéine du lactosérum : l’alpha-lactalbumine (oc-lactalbumine). Les fibres amyloïdes d’oc-lactalbumine ont été obtenues dans un hydrogel par incubation à 45°C d’une suspension de protéine (40 mg/ml) dont le pH a été ajusté à pH 2 selon le procédé décrit dans l’exemple 2 de la demande WO 2012/136909 Al.
[0297] Mesurées par microscopie électronique, les fibres amyloïdes obtenues ont une longueur moyenne de 2 pm pour un diamètre moyen de 30 nm. De plus, elles portent une charge électrique positive relativement importante (ref#8).
[0298] L’hydrogel obtenu a été lyophilisé pour réduire en poudre les fibres amyloïdes. La lyophilisation de l’hydrogel a été réalisée avec les paramètres suivants :
[0299] [Table 1]
[0300] L’hydrogel lyophilisé a ensuite été broyé dans un broyeur ultracentrifuge UT à 6000 rpm. La poudre a ensuite été séchée dans une étuve à 45°C pendant 12h. L’humidité résiduelle mesurée était inférieure à 3% en poids.
Préparation des filaments de matériau composite [0301] Les polymères de commodité testés sont l’éthylène acétate de vinyle (EVA P33015C : Repsol), le polybutylène succinate (PBS) et le polycaprolactone (PCL).
[0302] Les fibres amyloïdes ont été mélangées avec les polymères par un procédé d’extrusion (compoundage) comme décrit ci-après.
[0303] La poudre de fibres de protéines amyloïdes est mélangée avec des granulés de polymère dans un rapport de poids de fibres par rapport au poids total du matériau composite de 0%, 3% et 20%.
[0304] Dans l’extrudeuse, le mélange a été réalisé avec une bi-vis co-rotative de transport et de mélange. La vitesse de rotation de la bi-vis a été fixée à 50 rpm ou 100 rpm.
[0305] Pour l’EVA, le mélange polymère/fibres amyloïdes a été soumis à un gradient de température variant de 60°C à 110°C afin de faire fondre mélange.
[0306] Pour le PCL, le mélange polymère/fibres amyloïdes a été soumis à un gradient de température variant de 58 °C à 100°C afin de faire fondre mélange.
[0307] Pour le PB S, le mélange polymère/fibres amyloïdes a été soumis à un gradient de température variant de 125°C à 135°C afin de faire fondre mélange.
[0308] En sortie d’extrudeuse, le monofilament est refroidi à l’air (température d’environ 20°C), puis enroulé sur une bobine ou découpé en granulés (ou en joncs).
Filage des filaments composites
[0309] Les monofilaments (environ 500 pm de diamètre) obtenus à l’étape de compoundage (extrusion du polymère avec les fibres de protéines amyloïdes) ont été découpés en granulés afin d’alimenter un pilote de filage semi -industriel permettant de réaliser des multifilaments (80 monofilaments de 30 pm de diamètre unitaire).
[0310] L’ajustement des paramètres procédés (étapes d’extrusion et de filage) est réalisé en fonction du polymère considéré et du ratio polymère/protéines en tenant compte des propriétés thermiques, mesurées par analyse thermogravimétrique (ATG : Thermal Gravimetric Analysis) et par calorimètrie différentielle à balayage (DSC : Differential scanning calorimetry), et des propriétés rhéologiques mesurées par l’indice de fluidité à chaud (MFI : Melt Flow Index).
[0311] La vitesse de rotation des vis a été établie entre 30 et 100 rotation par minutes (rpm). Les gammes de températures sont celles indiquées ci-dessus pour les polymères utilisés. Mesure de la résistance mécanique
[0312] La résistance mécanique des fils et filaments de matériau composite est mesurée au moyen d’une machine de traction dont les mors sont réglés pour un écartement de 50 mm. La vitesse d’écartement est fixée à 100 mm/min. Une pré-charge de 0,1 N est appliquée sur le fil. La charge appliquée sur le fil est mesurée jusqu’à sa rupture.
[0313] La résistance à la traction est définie comme la charge maximale appliquée avant la rupture, divisée par la section transversale du fil.
Spectrométrie d'absorbance UV-visible
[0314] Les spectres sont enregistrés dans une plage de longueurs d'onde de 400 à 800 nm, avec une valeur maximale de la longueur d’onde d’ d'absorbance (Àmax) de 498 nm.
Mesures des capacités de dépollution
[0315] Les capacités de dépollution des fils composites ont été testées avec des colorants utilisés pour le textile (considérés comme des polluants ; ref#l). Les différents colorants testés ont d’abord été préparés sous forme d’une solution mère à 20 ppm. Lors des tests de dépollution, les solutions ont été diluées à 10 ppm ou 2 ppm.
[0316] Le protocole expérimental est illustré en Figure 4.
[0317] Dans une première expérience, un fil d’EVA seul et un fil composite d’EVA contenant 20% poids/poids de fibres de protéines amyloïdes ont été mis à incuber pendant 24h dans une solution aqueuse de rhodamine B de 2 à 10 ppm, à 40°C.
[0318] La couleur de la solution et des fils de polymères a été observée visuellement après l’incubation.
[0319] Dans une seconde expérience, des fils de polycaprolactone (PCL) comprenant 0% ou 20% poids/poids de fibres amyloïdes ont été immergés dans des bains de teinture contenant des colorants textiles : Turquoise diazol LU.JRL*, Jaune Foron, Orange Erionyl 20* RD.4GRL*, et Rouge maxiion* Rhodamine B*. [0320] Des solutions de colorants ont été préparées en solution aqueuse à partir de la solution mère diluée à 10 ou à 2 ppm.
[0321] Les filaments de matériau composite ont été incubés dans les différentes solutions de colorants, pendant 24 heures, à température ambiante.
[0322] Dans une troisième expérience, des mesures de captation du rouge Congo ont été réalisées pour tester les propriétés des polymères de commodité textile : EVA (Ethylène acétate de vinyle) et PB S (polybutylène succinate) comprenant 0%, 10% ou 20% poids/poids de fibres de protéines amyloïdes. Le colorant rouge Congo a été préparé à 7 ppm dans une solution aqueuse préparée avec de l’eau distillée ou de l’eau du robinet.
[0323] Les filaments ont été mis à incuber dans les solutions de rouge Congo pendant 4 jours, à 37°C.
[0324] Dans une première série d’expériences, la capacité de filaments d’EVA ou de PBS comprenant 0%, 10% ou 20% en poids de fibres amyloïdes par rapport au poids total de matériau, à capter le colorant rouge Congo d’une solution préparée avec de l’eau distillée a été évaluée (Fig. 6 (a)). Préalablement à l’étape d’incubation, les fils ont été lavés au minimum 3 fois et au maximum 5 fois pendant 2 heures à l’eau distillée.
[0325] Dans une seconde série d’expériences, la capacité de filaments d’EVA ou de PBS comprenant 20% en poids de fibres amyloïdes par rapport au poids total de matériau, à capter le colorant rouge Congo d’une solution préparée avec de l’eau du robinet a été évaluée (Fig. 6 (b)). Dans cette série d’expériences, les fils n’ont pas été préalablement lavés avant incubation avec la solution de rouge Congo.
[0326] La capture du colorant rouge Congo en solution par les fils de polymères a été suivie en mesurant, après 4 jours d’incubation, la concentration du colorant restant en solution par spectrophotométrie d’absorbance en réalisant des spectres UV-visible de 400 à 800 nm ( max 498 nm).
[0327] Dans une quatrième expérience, l’évolution de la quantité de colorant rouge Congo adsorbé par un fil composite d’EVA de 100 mg comprenant 20% poids/poids de fibres de protéines amyloïdes a été mesurée. Le fil a été maintenu dans 15 mL d’une solution d’eau distillée (pH 5,5) de rouge Congo à 10 pM ou 7 ppm (soit 150 nmoles en solution en début d’expérience). Les mesures ont été effectuées sur une période de huit jours d’incubation par spectrophotométrie d’absorbance en réalisant des spectres UV-visible de 400 à 800 nm (Àmax 498 nm). La quantité de colorant fixée au fil composite au cours du temps a été déduite des mesures de quantité de colorant restant en solution.
Résultats
Caractérisation des fils composites
[0328] L’homogénéité de la répartition des fibres amyloïdes au sein des fils composites monofilaments a été vérifiée par microscopie électronique à balayage (Fig. 1). Le diamètre des fils est de quelques centaines de microns et les objets visualisés sont régulièrement répartis au sein du fil lorsque des fibres de protéines ont été ajoutées. La taille des éléments observés est en accord avec la taille des fibres amyloïdes (longueur moyenne de quelques pm : ref#8).
[0329] L’effet de la présence de fibres de protéines sur les propriétés mécaniques des fils composites monofilaments a été mesuré par Analyse mécanique dynamique (DMA : Dynamic Mechanical Analysis). Une augmentation du module de Young semble induite par l’ajout des fibres de protéines (Fig. 2). Cet effet semble s’accompagner d’une légère diminution de l’allongement à la rupture des fils de polymère.
[0330] Les résultats obtenus démontrent que l’ajout des fibres amyloïdes ne détériore pas les propriétés mécaniques des fils de polymères.
[0331] La persistance de la structure amyloïde des protéines des fibres dans des conditions physico-chimiques qui induisent normalement le retour des protéines vers leur forme monomérique (les fibres se désassemblent) a été vérifiée en tirant avantage des propriétés spectroscopiques des fibres amyloïdes récemment mises en évidence (ref#9).
[0332] En particulier, les fibres amyloïdes possèdent un signal dans le proche infrarouge absent pour les protéines à l’état monomérique. La Fig. 3 montre des spectres d’émission dans le proche infrarouge (Àex : 640 ± 10 nm, Àem : 660 à 750 nm) de différents fils composites d’EVA comprenant 0% ou 3% en poids/poids de protéines monomériques ou comprenant 20% en poids/poids de fibres amyloïdes préalablement incubées en solution aqueuse à pH 6 (eau distillée) ou 8.3 (eau du robinet) pendant 24h à 40°C, puis séchées.
[0333] Pour l’EVA seul, un signal faible est observé et le même type de signal est observé avec des fils contenant 3% poids/poids de protéines monomériques. [0334] À pH 6 (i.e. supérieur à 4), les fibres amyloïdes d’oc-lactalbumine se désassemblent en quelques minutes lorsqu’elles sont en suspension dans un solvant aqueux conduisant à une perte du signal dans le proche infrarouge.
[0335] En revanche, les fils composites contenant 20% poids/poids de fibres de protéines, possèdent un signal intense après une incubation de plusieurs heures dans une solution tamponnée à pH 6. Ainsi, dans les fils composites, la persistance de la structure amyloïde des protéines des fibres est confirmée par la constance du signal dans le proche infrarouge après une incubation de plusieurs heures des fils composites à pH 6 ou dans de l’eau de ville à pH 8,3.
[0336] Le pH élevé, cumulé à des concentrations élevées de cations métalliques divalents, en particulier Ca2+, sont, normalement, incompatibles avec la structuration de l’alpha- lactalbumine en fibres amyloïdes en solution.
Mesures des capacités de dépollution
[0337] Expérience 1
[0338] Après incubation pendant 24h dans une solution de rhodamine B à 2 ppm, le fil d’EVA comprenant 0% de fibres amyloïdes est resté transparent et la solution rose (pas de changement de couleur observé). Par contre, dans le cas du fil composite d’EVA comprenant 20% poids/poids de fibres amyloïdes, le fil est ressorti rose (qui est la couleur de la Rhodamine B) et la solution s’est décolorée, démontrant que le fil composite a capté la majorité du polluant (Fig. 4).
[0339] Expérience 2
[0340] L’observation des fils de polycaprolactone (PCL) comprenant 0% ou 20% poids/poids de fibres de protéines amyloïdes après immersion dans des bains de teinture contenant des colorants textiles : Turquoise diazol LU.JRL*, Jaune Foron, Orange Erionyl 20* RD.4GRL*, et Rouge maxiion* Rhodamine B*, à 10 ou 2 ppm, montre que les fils composites sont chargés en colorants, alors que les fils de polymères sans fibres amyloïdes sont demeurés incolores (Fig. 5).
[0341] Expérience 3-1 [0342] Des expériences de captation du rouge Congo par différents fils de polymères de commodité : EVA (Ethylène acétate de vinyle) et le PBS (polybutylène succinate) comprenant 0%, 10% ou 20% de fibres amyloïdes ont été réalisées.
[0343] Avec les fils composites préparés avec l’EVA ou le PBS et une solution aqueuse d’eau distillée, la quasi-totalité du colorant était fixée aux fils composites après 4 jours d’incubation (Fig. 6 (a)).
[0344] Expérience 3-2
[0345] L’expérience réalisée avec une solution aqueuse du colorant rouge Congo préparée avec de l’eau du robinet et des fils de polymère contenant 0% ou 20% de fibres de protéines amyloïdes montre que la quantité de colorant rouge Congo en solution a diminué très significativement (Fig. 6 (b)), mais dans des proportions moindres que dans l’eau distillée.
[0346] Plusieurs raisons peuvent être envisagées pour expliquer ce phénomène : (i) les capacités de captation des fils sont plus faibles dans l’eau de ville en raison de la charge de cette dernière en ions, ou (ii) l’étape de rinçage qui a été ajoutée pour les expériences dans l’eau distillée, permet d’augmenter les capacités de capture des fils.
[0347] Expérience 4
[0348] L’évolution de la quantité (nombre de moles) de colorant rouge Congo en solution aqueuse (eau distillée) en présence de 100 mg d’un fil composite d’EVA comprenant 20% poids/poids de fibres amyloïdes a été mesurée en fonction du temps (sur 8 jours).
[0349] Dans les conditions expérimentales utilisées, les données montrent que la cinétique n’est pas complète après 7 jours d’incubation (Fig. 7).
[0350] La quantité de colorant fixée au fil composite au cours du temps a été déduite des mesures de quantité de colorant restant en solution. Le poids du fil utilisé permet d’estimer la capacité de capture des fibres au sein des fils composites. En fin d’expérience, une valeur de 4 mg/g a été obtenue. Cette valeur est du même ordre que celle rapportée dans la littérature pour les colorants (ref#l).
Matériels & Méthodes [0351] Un fil textile a été préparé comme détaillé à l’Exemple 1 avec de l’éthylène de vinyle acétate (EVA) et 20% en poids par rapport à la masse de matériau de fibres amyloïdes d’ alpha-lactalbumine.
[0352] Le fil composite obtenu a été incubé dans une solution de rouge Congo à 10 pM, préparée comme détaillé à l’Exemple 1. La durée de l’incubation était de 24 heures à température ambiante.
[0353] À l’issue de l’incubation, le fil composite imprégné de rouge Congo a été récupéré, séché et sectionné transversalement au scalpel en 3 sections.
Résultats
[0354] L’observation visuelle (Fig. 8) a révélé que le rouge Congo était fixé en surface et à l’intérieur du fil, démontrant que toutes les protéines amyloïdes du matériau composite sont sollicitées dans le processus de captation des agents polluants.
Matériels & Méthodes
[0355] Des fils textiles ont été préparés comme détaillé à l’Exemple 1 avec du polybutylène succinate (PBS), de l’éthylène acétate de vinyle (EVA), ou du polycaprolactone (PCL) et 20% en poids par rapport à la masse de matériau de fibres amyloïdes d’ alpha- lactalbumine.
[0356] Des fils contrôles comprenant uniquement les polymères, sans fibres amyloïdes, ont été préparés de manière similaire.
[0357] Des échantillons de fils composites et de fils contrôles ont été incubés dans un mélange de substances per et polyfluoralkylées (PFAs) (voir Table 2).
[0358] [Table 2] : PFAS utilisés pour l’expérience et leurs poids moléculaires
[0359] ). La concentration totale de PF AS était de 233,5 |Jg/L, avec des concentrations individuelles allant de 4 |Jg/L à 21 |Jg/L.
[0360] Les échantillons de fils (400 +/- 20 mg) étaient mis à incuber pendant 24h dans 1 mL de cocktail de PFAS. Les composés restant en suspension après incubation étaient détectés et quantifiés par analyse LC-MS/MS (Chromatographie Liquide couplée à la Spectrométrie de Masse en tandem).
[0361] Les expériences avec l’EVA et le PBS ont été réalisées à pH 2, celles avec le PCL à pH 6 dans l’eau distillée.
Résultats
[0362] Un comportement étrange a été observé dans le contrôle avec fils dans l’expérience « EVA », avec l’observation de deux populations distinctes. Sans vouloir être tenu par une quelconque théorie, il a été fait, à ce stade, l’hypothèse que cette observation reflète un problème expérimental ou de report des données. [0363] Globalement, le même comportement a été observé avec les trois polymères : apparition d’une fixation non spécifique avec l’augmentation de la taille des PFAs ; cette dernière étant plus marquée avec l’EVA.
[0364] Une diminution significative de la concentration en PFAS a systématiquement été observée en présence de matériau composite (Fig. 9).
[0365] Un profil en fonction de la taille a été observé pour les trois polymères avec une fixation des composés de bas poids moléculaires (optimum entre 300g et 400g), disparition de l’effet pour les poids moléculaires intermédiaires (400-550g), puis à nouveau une fixation pour les hauts poids moléculaires (> 550g). Sans vouloir être tenu par une quelconque théorie, il a été fait, à ce stade, l’hypothèse que cette observation reflète un effet de compétition/inhibition entre les PFAS présents.
[0366] Avec l’EVA et le PBS, les expériences ont été réalisées à pH 2 pour favoriser la fixation des PFAS de bas poids moléculaires. Il a été fait l’hypothèse que le PCE, qui constitue une matrice intrinsèquement hautement acide, ne nécessiterait pas de travailler dans une solution acide. Cette hypothèse semble être confirmée, au moins pour les bas poids moléculaires.
[0367] La présence des fibres de protéines amyloïdes permet la fixation d’environ 50% de la masse de composés présents (Fig. 10), ce qui correspond à une capacité de fixation de 1,5 mg/g de protéine, révélant ainsi une capacité de captation d’agents polluants particulièrement importante.
LISTE DES DOCUMENTS CITÉS
[0368] M. Peydayesh & R. Mazzenga, “protein nanofibrils for next generation sustainable water purification”, nature communications, 2021, 12, 3248. (#1)
[0369] M. Peydayesh et al., “Amyloid fibrils aerogel for sustainable removal of organic contaminants from water”, Advanced Materials, 2020, 32, 1907932. (#2)
[0370] W. E. Soon, M. Peydayesh, R. Mazzenga & A. Miserez, “plant-based amyloids from food waste for removal of heavy metals from contaminated water”, Chemical Engineering Journal, 2022, 445, 136513. (#3)
[0371] M. Peydayesh, M. Pauchard, S. Bolisetty, F. Stellacci & R. Mazzenga, “Ubiquitous aluminium contamination in water and amyloid hybrid membranes as a sustainable possible solution”, ChemCom, 2019, 55, 11143. (#4) [0372] F. Yang, Z. Yan, J. Zhao, S. Miao, D. Wang & P. Yang, “Rapid capture of trace precious metals by amyloid-like protein membrane with high adsorption capacity and selectivity”, Journal of Materials Chemistry A, 2020, 8, 3438. (#5)
[0373] Q. Yang, J. et al., “Amyloid-like aggregates of bovine serum albumin for extraction of gold from ores and electronic waste”, Chemical Engineering Journal, 2021, 416, 129066. (#6)
[0374] T. Jin, M. Peydayesh, H. Joerss, J. Zhou, S. Bolisetty, & R. Mazzenga, “Amyloid fibril-based membranes for PFAS removal from water”, Environ. Sci.: Water Res. Technol., 2021,7, 1873-1884. (#7)
[0375] T. Doussineau, C. Mathevon, L. Altamura, C. Vendrely, P. Dugourd, V. Forge, R. Antoine, “Mass Determination of Entire Amyloid Fibrils by Using Mass Spectrometry”, Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 128 (7), 2386. (#8)
[0376] J. Pansieri, V. Josserand, S.J. Lee, et al. V. Forge, “Ultraviolet-visible-near- infrared optical properties of amyloid fibrils shed light on amyloidogenesis”, Nature Photonics, 2019, 13, 473. (#9)
[0377] A.K Schütz, A. Soragni, S. Homemann, A. Aguzzi, M. Ernst, A. Bockmann, B.H. Meier, “The amyloid-Congo red interface at atomic resolution”, Angew Chem Int Ed Engl., 2011, 50, 5956. (#10)
[0378] Dharmadana D, Reynolds NP, Conn CE, Valéry C., 2017, “Molecular interactions of amyloid nanofibrils with biological aggregation modifiers: implications for cytotoxicity mechanisms and biomaterial design.” Interface Focus 7: 20160160. http://dx.doi.org/10.1098/rsfs.2016.0160 (11)
[0379] Soon W. L., Peydayesh M., Mezzenga R., Miserez A., “Plant-based amyloids from food waste for removal of heavy metals from contaminated water”, Chemical Engineering Journal, 445, 2022, 136513, https://doi.Org/10.1016/j.cej.2022.136513. (12)
[0380] Sanchez-Iglesias A., Grzelczak M., Altantzis T., Goris B., Pérez-Juste J., Bals S., Van Tendeloo G., Donaldson Jr. S. H., Chmelka B. F., Israelachvili J. N., and Liz-Marzân L. M., “Hydrophobic Interactions Modulate Self-Assembly of Nanoparticles”, ACS Nano 2012 6 (12), 11059-11065, doi: 10.1021/nn3047605. (13)

Claims

REVENDICATIONS
[Revendication 1] Matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, ledit matériau comprenant environ de 12% à 30% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[Revendication 2] Le matériau composite selon la revendication 1 , comprenant environ de 15% à 20% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[Revendication 3] Le matériau composite selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde sont obtenues avec au moins une protéine choisie parmi l’a-zéine, la protéine de soja, l’arachine, la conarachine l’avénine, l’avénaline, la globuline de tournesol, l’albumine de tournesol, l’oc-lactalbumine, la 0- lactoglobuline, le lysozyme, la sérumalbumine bovine, la protéine HET-s issue du champignon filamenteux Podospora anserina, la spidroine, la fibroïne de soie, et des mélanges de celles-ci.
[Revendication 4] Le matériau composite selon l’une des revendications 1 à 3, dans lequel le polymère est choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyamide (PA), le polyester (PET), un polymère de cellulose, un polymère de chitosan, un polymère de caséine, et des mélanges de ceux-ci.
[Revendication 5] Procédé de préparation d’un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde, le procédé comprenant au moins une étape d’incorporation des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dans une matrice de polymère de commodité textile, ladite étape d’incorporation comprenant au moins les étapes consistant à : (a) préparer un mélange de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde et au moins un polymère de commodité textile, et (b) extruder le mélange obtenu à l’étape (a) à travers une filière pour obtenir un matériau composite.
[Revendication 6] Procédé selon la revendication 5, dans lequel les fibres de protéines sont mélangées au polymère sous forme d’une poudre, d’un hydrogel, ou d’une dispersion aqueuse.
[Revendication 7] Fil textile comprenant un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde ou préparé par un procédé tel que défini selon la revendication 5 ou 6.
[Revendication 8] Utilisation d’un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde ou préparé par un procédé tel que défini selon la revendication 5 ou 6, ou d’un fil tel que défini à la revendication 7, pour capter un agent polluant.
[Revendication 9] Procédé de captation d’un agent polluant comprenant au moins l’étape consistant à mettre en contact l’agent polluant à capter avec un matériau composite comprenant au moins un polymère de commodité textile et des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde ou préparé par un procédé tel que défini selon la revendication 5 ou 6, ou avec un fil tel que défini à la revendication 7, dans des conditions suffisantes pour obtenir la captation de l’agent polluant par les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde dudit matériau composite.
[Revendication 10] Procédé selon la revendication 5 ou 6, fil textile selon la revendication 7, utilisation selon la revendication 8, ou procédé selon la revendication 9, dans lesquels le matériau comprend environ de 1 % à 80% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total de matériau, en particulier environ de 3% à 70%, en particulier environ de 5% à 60%, en particulier environ de 8% à 50%, en particulier environ de 10% à 40%, en particulier environ de 12% à 30%, et en particulier environ de 15% à 20% en poids de fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde par rapport au poids total du matériau.
[Revendication 11] Procédé selon la revendication 5, 6 ou 10, fil textile selon la revendication 7 ou 10, utilisation selon la revendication 8 ou 10, ou procédé selon la revendication 9 ou 10, dans lesquels les fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde sont obtenues avec au moins une protéine choisie parmi l’a-zéine, la protéine de soja, l’arachine, la conarachine l’avénine, l’avénaline, la globuline de tournesol, l’albumine de tournesol, l’oc-lactalbumine, la 0-lactoglobuline, le lysozyme, la sérumalbumine bovine, la protéine HET-s issue du champignon filamenteux Podospora anserina, la spidroine, la fibroïne de soie, et des mélanges de celles-ci.
[Revendication 12] Procédé selon la revendication 5, 6, 10 ou 11, fil textile selon la revendication 7, 10 ou 11, utilisation selon la revendication 8, 10 ou 11, ou procédé selon la revendication 9, 10 ou 11, dans lesquels le polymère est choisi parmi l’éthylène acétate de vinyle (EVA), le polybutylène succinate (PBS), le polycaprolactone (PCL), le polyéthylène (PE), le polypropylène (PP), le polystyrène (PS), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyamide (PA), le polyester (PET), un polymère de cellulose, un polymère de chitosan, un polymère de caséine, et des mélanges de ceux-ci.
EP24748957.8A 2023-07-27 2024-07-26 Matériaux composites fonctionnalisés avec des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde Pending EP4750571A1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR2308148 2023-07-27
PCT/EP2024/071350 WO2025021999A1 (fr) 2023-07-27 2024-07-26 Matériaux composites fonctionnalisés avec des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4750571A1 true EP4750571A1 (fr) 2026-06-03

Family

ID=89427281

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP24748957.8A Pending EP4750571A1 (fr) 2023-07-27 2024-07-26 Matériaux composites fonctionnalisés avec des fibres de protéines comprenant au moins une structure amyloïde

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4750571A1 (fr)
CN (1) CN121729279A (fr)
AU (1) AU2024299302A1 (fr)
WO (1) WO2025021999A1 (fr)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20250084587A1 (en) * 2023-09-13 2025-03-13 The Fynder Group, Inc. Biomaterial-based elastomeric materials

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2973648A1 (fr) 2011-04-08 2012-10-12 Commissariat Energie Atomique Hydrogels thixotropes a base d'alpha-lactalbumine, leur procede de preparation et leurs utilisations
EP2921216A1 (fr) 2014-03-17 2015-09-23 ETH Zurich Procédé de recyclage de métaux lourds et matériau utilisable pour ce procédé
EP3785823A1 (fr) * 2019-08-30 2021-03-03 ETH Zurich Or clair
CN112275259A (zh) * 2020-07-13 2021-01-29 广西科技大学 一种壳聚糖/丝素基双重结构多孔吸附过滤材料的应用
EP4089149A1 (fr) * 2021-05-10 2022-11-16 ETH Zurich Bioplastiques à base de fibrilles amyloïdes et de polymères biodégradables
CN113289502B (zh) * 2021-06-30 2022-02-22 燕山大学 淀粉样蛋白纤维氧化铁复合膜的制备方法以及市政污水处理厂的尾水中磷酸盐的去除方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2025021999A1 (fr) 2025-01-30
CN121729279A (zh) 2026-03-24
AU2024299302A1 (en) 2026-02-05

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: 20260126

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 ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR