Des scientifiques ont créé une fibre musculaire synthétique plus résistante que le kevlar

Et c’est fait avec de minuscules microbes.

Une nouvelle fibre synthétique fabriquée à partir de muscles vient d’être mise au point et semble être plus résistante que le Kevlar. Créées par des chercheurs de la McKelvey School of Engineering de l’université de Washington à St. Louis, les fibres musculaires sont créées par des microbes spécialement conçus, plutôt que d’être dérivées de sources de tissus vivants.

Les résultats de leurs recherches ont été publiés pour la première fois le 30 août dans la revue Nature Communications.

Ces nouvelles fibres pourraient être tissées en un tissu très résistant qui pourrait être utilisé pour de nombreuses applications, des lacets de chaussures aux ceintures, voire des vêtements entiers. Selon les chercheurs à l’origine de ce développement, ces fibres devraient être capables de supporter plus d’agressions que les matériaux plus traditionnels comme le coton, la soie, le nylon ou même le kevlar.

De plus, une fois mise à l’échelle, la production de ces fibres devrait être relativement bon marché.

“Sa production peut être bon marché et évolutive. Elle pourrait permettre de nombreuses applications auxquelles les gens avaient auparavant pensé, mais avec des fibres musculaires naturelles”, a déclaré Fuzhong Zhang, professeur au département d’ingénierie énergétique, environnementale et chimique.

Les fibres sont fabriquées à l’aide de bactéries spécialement conçues

Les fibres sont fabriquées à partir d’une substance appelée titine, qui est l’un des trois principaux composants protéiques du muscle. La titine est une molécule relativement grande qui est la clé de ses propriétés mécaniques.

En fait, il s’agit, pour autant que l’on sache, de la plus grande protéine connue dans la nature.

Trouver des moyens de synthétiser des fibres protéiques comme la titine fait l’objet d’un vif intérêt depuis des années. Par exemple, des équipes de recherche ont étudié la possibilité de développer des matériaux similaires aux muscles pour construire des objets tels que des robots mous.

“Nous nous sommes demandé pourquoi nous ne fabriquions pas directement des muscles synthétiques”, a déclaré Zhang. “Mais nous n’allons pas les récolter sur des animaux – nous allons utiliser des microbes pour le faire”.

Toutefois, cette approche s’est avérée très difficile dans le passé, car les microbes, et plus particulièrement les bactéries, n’ont pas vraiment tendance à être incités à fabriquer des structures protéiques de cette taille. Pour contourner ce problème, Zhang et son équipe ont spécialement modifié les bactéries pour qu’elles assemblent de petits segments de la protéine en polymères de très haut poids moléculaire d’environ deux mégadaltons, soit environ 50 fois la taille d’une protéine bactérienne moyenne.

Après avoir été produites par des bactéries, les protéines ont ensuite été filées par voie humide pour les transformer en fibres d’un diamètre d’environ 10 microns, soit un dixième de l’épaisseur d’un cheveu humain.

Une fois créées, l’équipe a ensuite collaboré avec d’autres chercheurs pour tester la résistance et la durabilité des nouvelles fibres. Les résultats ont été très surprenants.

En collaboration avec Young-Shin Jun, professeur au département d’ingénierie énergétique, environnementale et chimique, et Sinan Keten, professeur au département d’ingénierie mécanique de la Northwestern University, les nouvelles fibres se sont révélées potentiellement plus résistantes que le kevlar, dans certaines circonstances.

Elles étaient si résistantes que l’équipe a rapidement compris qu’elles pourraient facilement être utilisées pour fabriquer des vêtements spéciaux ou même des armures de protection. En outre, elles pourraient également avoir des applications potentielles en biomédecine.

Par exemple, étant donné qu’elles sont fabriquées à partir d’une protéine commune dans la nature, il n’est pas inconcevable que les fibres puissent être utilisées pour suturer des blessures, pour l’ingénierie tissulaire ou pour d’autres applications. Après tout, elles devraient être biocompatibles dans la plupart des circonstances.

L’équipe de recherche ne compte pas s’arrêter là. Elle espère que l’avenir lui réserve d’autres matériaux uniques rendus possibles par sa stratégie de synthèse microbienne. Ils sont si confiants dans leurs résultats que l’équipe a récemment déposé un brevet basé sur leurs recherches.

“La beauté du système est qu’il s’agit vraiment d’une plateforme qui peut être appliquée partout”, explique Cameron Sargent, étudiant en doctorat à la division des sciences biologiques et biomédicales et premier auteur de l’article avec Christopher Bowen, récemment diplômé du département de l’énergie, de l’environnement et du génie chimique.

“Nous pouvons prendre des protéines dans différents contextes naturels, puis les placer dans cette plateforme de polymérisation et créer des protéines plus grandes et plus longues pour diverses applications matérielles avec une plus grande durabilité”, a-t-il ajouté.

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Source : Interesting Engineering – Traduit par Anguille sous roche