Revêtement antibactérien
23/11/12

Que peuvent faire ensemble des sidérurgistes et des biologistes ? Entre autres choses recouvrir l’acier d’un revêtement antibactérien. Plusieurs publications (1) et des dépôts de brevets viennent couronner le programme Biocoat qui a débuté en 2006. Et qui cède la place à une plate forme d’innovation technologique : Symbiose Biomaterials. Le but ? Ne plus se limiter au secteur de l’acier mais étendre les acquis de Biocoat à d’autres supports et à de nouvelles applications.

C’est avec beaucoup d’interrogations en tête que, en 2004, le professeur Joseph Martial, alors directeur de l’Unité de recherche « biologie et génétique moléculaire » de l’Université de Liège, se rend à une réunion dont l’objet est le redéploiement du bassin sidérurgique liégeois. Jusqu’alors en effet biologistes et sidérurgistes ne se fréquentaient guère, ignorant tout l’un de l’autre. Mais le professeur Martial compte parmi ses chercheurs une équipe dirigée par Cécile Van De Weerdt, aujourd’hui chef de projet, ULg-GIGA–R, Biologie et génétique moléculaire. C’est à elle que Joseph Martial s’adresse au sortir de sa réunion : «Et si on mettait des protéines sur de l’acier ? ». Commence alors pour Cécile Van De Weerdt un long travail de défrichage. « Je me suis rendu compte, se souvient-elle, qu’il existait aux Etats-Unis beaucoup de publications dans le domaine de la biomimétique moléculaire. Ces études observaient comment la nature forme des matériaux, des structures adaptées à des environnements particuliers. Le but était bien sûr d’arriver à imiter cette façon de faire. Quand on regarde de plus près, on voit qu’il existe des protéines qui assemblent la matière inorganique pour élaborer des structures originales. Un bel exemple de ce savoir faire est la nacre qui est un composite doté de propriétés exceptionnelles pas encore égalées dans des composites de synthèse. L’association protéines-matériaux avait donc du sens. Elle en a d’autant plus que la nature construit des matériaux avec des briques de base qui ne sont pas toxiques, lors de procédés doux c’est-à-dire à température ambiante, le plus souvent en solution aqueuse, sans émission de polluant… Le rêve de tout industriel en quelque sorte. »

L’industriel, le groupe Arcelor (pas encore Mittal à l’époque), s’est effectivement montré intéressé par ces perspectives. Biologistes et sidérurgistes ont alors commencé à se rencontrer pour apprendre à se connaître, Catherine Archambeau, ingénieur de recherche chez Arcelor assurant la responsabilité du projet côté industriel. Le but de ces réunions préliminaires était aussi de déterminer s’il existait un réel besoin industriel auquel les scientifiques pouvaient répondre. Parmi plusieurs pistes, plusieurs fonctionnalités recherchées, c’est le revêtement antimicrobien qui a été sélectionné. La Région Wallonne a de suite soutenu le projet, appréciant que deux pôles forts de la Wallonie, un ancien (la sidérurgie) et un émergent (les biotechnologies) s’associent. Un PPP (partenariat public-privé), dénommé Biocoat, voyait le jour en janvier 2006. Deux autres entités de l’Université de Liège ont alors rejoint le programme : tout d’abord le laboratoire du professeur Jérôme et plus particulièrement Christophe Detrembleur (maître de recherche FNRS, Centre d’études et de recherches sur les macromolécules); celui du professeur Anne-Sophie Duwez ensuite (Nano-chimie et systèmes moléculaires).  Le but ? Créer un revêtement innovant sur acier aux propriétés antimicrobiennes en associant des biomolécules et des polymères, tout en mettant en œuvre des technologies les plus vertes possibles et respectant les contraintes techniques et économiques dictées par Arcelor. En clair, le revêtement devait se faire en un minimum d’étapes.moule

Moules et batraciens

La nature a servi de modèles aux scientifiques à deux niveaux : la colle et la substance antimicrobienne. Le choix de la colle a été vite résolu, tant les études étaient nombreuses à ce sujet. Les mollusques marins, particulièrement la moule, secrètent un adhésif à base de DOPA qui leur permet de s’accrocher sur à peu près n’importe quelle surface ;  l’équipe de Christophe Detrembleur a repris ce principe actif pour l’insérer dans des polymères. Ils ont testé différentes architectures jusqu’à déterminer la meilleure « colle », la couche d’ancrage qui allait permettre de lier le revêtement antimicrobien sur l’acier.

(1) Parmi les plus récentes :

Sustainable and bio-inspired chemistry for robust antibacterial activity of stainless steel;
Faure, Emilie et al. In Journal of Materials Chemistry 2011, 21, 7901-7904.

A green and bio-inspired process to afford durable antibiofilm properties to stainless steel ; Faure, Emilie et al. In Biofouling 2012, 28, 719-728.

Antibacterial polyelectrolyte micelles for coating stainless steel ; Falentin Céline et al. In Langmuir 2012, 28, 7233-7241.

Functional nanogels as platforms for imparting antibacterial, antibiofilm, and antiadhesion activities to stainless steel ; Faure, Emilie et al. In Advanced Functional Materials 2012  DOI: 10.1002/adfm.201201106.

Catechols as versatile platforms in polymer chemistry ; Faure, Emilie et al. In Progress in Polymer Science 2012, http://dx.doi.org/10.1016/j.progpolymsci.2012.06.004.

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