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SUSHYMAT, pour SUStainable HYbrid MATerials, consistera à étudier un système ternaire particule-polymère-agent complexant original, basé sur la composition de la paroi pour en comprendre les mécanismes d’interactions et de formation d’assemblages. L’étude sera à la fois fondamentale, en conditions diluées, et appliquée pour la mise au point de nouveaux matériaux ; l’addition de nouvelles fonctionnalités par l’ajout d’une composante inorganique sera aussi considérée. Dans l’optique de concevoir des systèmes durables, la biodégradabilité des matériaux sera évaluée.

Alors que les plastiques pétrosourcés se sont imposés comme des matériaux révolutionnaires dans les décennies qui ont suivi leur découverte, il est devenu évident depuis lors qu'ils constituent une menace environnementale affectant divers écosystèmes. Par conséquent, leur remplacement par des alternatives durables dans des applications à grande échelle telles que l'emballage est urgent mais reste un défi en raison de leurs propriétés et de leur prix très compétitifs.

Une alternative est de produire des matériaux durables et biodégradables à partir de biopolymères, car ces derniers peuvent être obtenus à partir de la biomasse en grande quantité, de manière renouvelable tout en possédant des propriétés intrinsèques au moins équivalentes à celles des polymères synthétiques. Certaines limites des biopolymères, comme leur sensibilité à l'eau, empêchent leur utilisation à grande échelle et nécessitent de nouvelles approches.

L'objectif de SUSHYMAT (Functional SUStainable Hybrid MATerials: elaboration and evaluation) est de développer une nouvelle génération de matériaux durables, hybrides ou non, présentant des propriétés comparables voire supérieures à celles des matériaux pétrosourcés. Notre approche pour leur élaboration se base sur le système ternaire nanocellulose - hémicellulose - polyphénols, imitant la composition des tissus végétaux, et qui peut donner naissance à des microstructures originales conduisant à des propriétés synergiques. Elles peuvent être avantageusement transposées à l'échelle macroscopique en matériaux fonctionnels et biodégradables grâce à un processus d'assemblage bien contrôlé. De plus, les polyphénols, qui sont bien connus pour interagir favorablement avec les biomolécules de la paroi cellulaire des plantes et les espèces inorganiques, favoriseraient les interactions à l'interface organique-inorganique ce qui pourrait mener à de nouveaux matériaux hybrides homogènes aux propriétés enrichies.

Les objectifs sont donc conjointement une étude fondamentale du système ternaire biomimétique nanocellulose – hémicellulose – polyphénols afin de cerner les interactions et mécanismes responsables des structures formées, et l’élaboration des matériaux par autoassemblage (hydrogels, films). Des matériaux hybrides seront aussi étudiés par addition d’une composante inorganique dans une deuxième étape, plus exploratoire. Enfin, la biodégradabilité des matériaux sera aussi mise à l’épreuve grâce au développement de tests de biodégradabilité « maison » impliquant des cocktails enzymatiques, accélérés et focalisés sur la dégradation en milieu aqueux afin d’assurer que les matériaux préparés soient vertueux.

SUSHYMAT une ANR JCJC portée par Hugo Voisin, chercheur de l’Unité BIA. Ce projet implique trois équipes de recherche de BIA : l’équipe Nano (Hugo Voisin, Isabelle Capron), PVPP (Estelle Bonnin) et PRP (Sylvain Guyot). SUSHYMAT a débuté le 01 octobre 2023 et se terminera 31 mars 2027.

Une doctorante, Sarah MAMDOUH, a été recrutée le 02 janvier 2024 pour étudier le système ternaire nanocellulose – hémicellulose – polyphénols dans l’objectif de préparer des matériaux biodégradables.

Un.e postdoctorant.e  (12 mois) sera recruté.e afin de caractériser l’action d’enzymes sur les matériaux développés au cours de l’ANR afin de déterminer leur biodégradabilité potentielle, en particulier l’influence des polyphénols sur cette propriété.