Alerte ! Percée scientifique : un matériau vivant imprimé en 3D pour une eau potable éternellement pure !

Les scientifiques ont réussi à mettre au point un matériau polymère avec un système biologique imprimé en 3D qui possède un grand potentiel durable et écologique et est capable d’éliminer les polluants de l’eau.

Une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à San Diego (UCSD) a créé un « matériau vivant » imprimé en 3D pour éliminer les polluants organiques de l’eau et la rendre potable. De plus, cette découverte est révolutionnaire car ce matériau a un grand potentiel et est à la fois écologique et durable.

Dabika Datta, chercheur au Département de Nanoingénierie de l’UCSD et auteur principal de l’article publié il y a quelques semaines dans la revue Nature, explique : « Bien qu’il s’agisse d’un système relativement simple, ce que nous et notre équipe de scientifiques avons réalisé est une nouvelle stratégie révolutionnaire qui pourrait nous aider à nettoyer les contaminants de l’eau ».

Rappelons qu’au moins 2,2 milliards de personnes dans le monde n’ont pas accès à l’eau potable et 400 millions sont obligées de puiser de l’eau dans des puits et des sources non protégées ou de la recueillir directement dans des lacs, des étangs, des rivières et des ruisseaux sans aucun traitement préventif avant la consommation, risquant ainsi de contracter de multiples maladies.

L’importance de cette découverte scientifique est évidente, tout comme les opportunités qu’elle ouvre pour l’avenir, contribuant à atteindre l’accès universel et équitable à l’eau sûre et à un coût abordable,comme le stipule l’un des 17 Objectifs de Développement Durable (ODD 6).

Jon Pokorski, professeur de nanoingénierie à l’UCSD et membre de ce groupe de recherche, déclare : « L’aspect innovant est la combinaison d’un matériau polymère avec un système biologique pour créer un ‘matériau vivant’ qui peut fonctionner et répondre aux stimuli de manière que les matériaux synthétiques normaux ne peuvent pas faire ».

Créer un « matériau vivant » avec des propriétés dépolluantes pour l’eau

L’article de recherche mentionné, intitulé « Phenotypically complex living materials containing modified cyanobacteria », explique que le domaine des « matériaux vivants ingénierisés » se situe à l’intersection entre la science des matériaux et la biologie synthétique. Il vise à développer des matériaux capables de percevoir et de répondre à leur environnement.

Dans cette étude, les chercheurs ont utilisé l’impression 3D pour fabriquer un biocomposite cianobactérien capable de produire de multiples résultats fonctionnels en réponse à un stimulus chimique externe, démontrant ainsi les avantages de l’utilisation de techniques de production additive pour contrôler la forme du matériel photosynthétique fabriqué.

Comme preuve de concept initiale, ils ont utilisé un riboswitch synthétique (un segment d’ARN messager d’une cellule bactérienne qui reconnaît et se lie à une petite molécule impliquée dans le métabolisme normal de la cellule) pour réguler l’expression d’une protéine indicatrice fluorescente jaune dans Synechococcus elongatus PCC 7942, au sein d’une matrice d’hydrogel.

Une souche de S. elongatus a été modifiée pour produire une enzyme laccase oxydative, qui peut être utilisée pour neutraliser certains polluants organiques tels que les antibiotiques, les médicaments, les colorants, etc. Dans ce cas, les scientifiques ont utilisé leur biomatériau sensible pour démontrer qu’il était capable de « décontaminer » l’eau du colorant indigo carmin.

Ils ont utilisé un polymère naturel dérivé des algues, l’alginate, qui a été hydraté pour former un gel, puis mélangé avec des cianobactéries, un type de bactéries photosynthétiques qui vivent dans l’eau, qu’ils avaient préalablement modifiées génétiquement pour produire une enzyme capable de transformer les polluants organiques en molécules bénignes. Ainsi, ils ont réussi à décolorer un contaminant courant dans les teintures textiles.

En intégrant des cianobactéries génétiquement modifiées sensibles aux stimuli dans des conceptions volumétriques imprimées en 3D, les scientifiques ont démontré des matériaux biocomposites photosynthétiques programmables capables de produire des résultats fonctionnels, y compris, comme nous l’avons vu, la biodécontamination des eaux des polluants.

Eau propre réduisant tout impact environnemental

Ces cellules sont conçues pour une mort cellulaire induite, afin d’éliminer leur présence lorsque leur activité n’est plus nécessaire, c’est-à-dire une fois leur travail terminé. Cette dernière fonction est très importante pour le bioconfinement et la réduction au minimum de l’impact environnemental, c’est pourquoi nous la mentionnons comme une méthode révolutionnaire en raison de son grand potentiel durable et écologique.

Ces cellules s’autodétruisent lorsqu’elles entrent en contact avec la théophylline, une molécule présente dans le thé et le chocolat. Grâce à cette capacité de l’UCSD, les cellules disparaîtront après avoir accompli leur travail.

Impression 3D du matériau vivant créé

Cette mixture a finalement été introduite dans une imprimante 3D, et ensuite, les chercheurs ont expérimenté différentes géométries pour arriver au design le plus efficace. Ils en ont conclu que la structure la plus adaptée à leurs besoins était une grille.

Cette forme a été choisie car elle a un rapport surface/volume élevé, plaçant la majorité des cyanobactéries près de la surface du matériau pour accéder aux nutriments, aux gaz et à la lumière. La plus grande surface rend le matériau plus efficace pendant le travail de « décontamination ».