Vers de nouveaux plastiques biodégradables et modulables

Les polyhydroxyalcanoates sont des polymères naturels et biodégradables qui représentent une alternative durable aux plastiques d'origine fossile. Ils occupent une place importante dans le marché des éco-matériaux (emballages, cosmétiques...) car leur nature chimique modulable offre une large gamme de propriétés. Eventail que des scientifiques de l'Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS / Université de Rennes 1 / ENSC Rennes / INSA Rennes) ont décidé d'étendre en leur greffant, par voie chimique, de nouveaux substituants, conférant ainsi aux plastiques des propriétés thermiques, mécaniques ou encore de biodégradabilité innovantes. Ces résultats sont à retrouver dans la revue Polymer Chemistry.*


Les polyhydroxyalcanoates (PHAs), polymères que l'on trouve à l'état naturel sont produits par fermentation de sucres (sucrose, glucose,...), d'amidons ou de lipides (glycérine, triglycérides) par des bactéries. Ils offrent une large gamme de propriétés thermiques, mécaniques et de (bio)dégradabilité qui dépendent essentiellement de la nature chimique des groupements latéraux de part et d'autre des chaînes qui les composent. Les PHAs représentent une alternative durable aux plastiques d'origine fossile avec, notamment, la commercialisation du plus commun des PHAs, le poly(3-hydroxybutyrate) (PHB), utilisé dans l'emballage alimentaire, dans des formulations cosmétiques ou encore dans le milieu (bio)médical. La synthèse non pas naturelle mais chimique des PHAs devrait permettre d'élargir encore davantage l'éventail de leurs propriétés physico-chimiques, notamment en greffant de manière contrôlée des nouveaux groupements latéraux fonctionnels différents de ceux rencontrés dans les PHAs naturels.

Les chercheurs de l'Institut des sciences chimiques de Rennes (CNRS / Université de Rennes 1 / ENSC Rennes / INSA Rennes) développent depuis plusieurs années de tels PHAs synthétiques. Avec l'aide d'un catalyseur spécifique** pour contrôler la polymérisation, ils ont récemment produit des familles inédites de PHAs appelés "syndiotactiques"***. Certains des nouveaux substituants latéraux, de type CH₂ZPh (Z = O, S, CH₂OCH₂), que les équipes sont parvenues à greffer sur les chaînes transforment par exemple les PHAs initialement hydrophobes en polymères solubles dans l'eau, donc facilement éliminables. D'autres, biocompatibles et susceptibles de fixer des molécules d'intérêt biologique, devraient faciliter leur transport dans des milieux vivants. Ces travaux ont fait l'objet d'une publication sélectionnée comme "HOT Article" dans l'issue spéciale sur la thématique "Polymères durables et chimie des polymères" parue dans Polymer Chemistry.

Notes:
(*) A l'occasion d'un numéro spécial de la revue intitulé "Sustainable polymers" dédié à la valorisation des bioressources.
(**) Catalyseur amidure d'yttrium diamino- ou amino-alcoxy-bis(phénolate).
(***) Les substituants sont répartis de manière stéréorégulière, alternativement d'un côté et de l'autre de la chaîne.

Référence:
Rama M. Shakaroun, Hui Li, Philippe Jéhan, Marielle Blot, Ali Alaaeddine, Jean-François Carpentier & Sophie M. Guillaume.
Stereoselective ring-opening polymerization of functional β-lactones: influence of the exocyclic side-group
Polym. Chem. 2021
https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2021/py/d1py00669j