La lignine est l’un des polymères aromatiques les plus abondants sur Terre et est reconnue depuis longtemps comme une ressource de biomasse prometteuse. Cependant, en raison de sa structure complexe et hétérogène et de sa résistance à la dégradation, son utilisation a été largement limitée à la combustion à des fins énergétiques.
Pour libérer tout son potentiel, les chercheurs se sont concentrés sur les propriétés optiques de la lignine, dans le but de contrôler son intensité de luminescence et sa longueur d’onde d’émission en manipulant l’environnement local autour des chromophores.
Les chercheurs ont génétiquement modifié des peupliers pour surexprimer l'enzyme Feruloyl-CoA 6'-hydroxylase (F6'H1), qui convertit le feruloyl-CoA, un intermédiaire dans la biosynthèse de la lignine, en scopolétine, un dérivé de la coumarine doté d'excellentes propriétés luminescentes.
L'ouvrage est publié dans le Journal de biotechnologie végétale.
La lignine modifiée a maintenu une luminescence claire même dans des solvants à faible polarité, indiquant une distribution uniforme de la scopolétine au sein de la molécule de lignine. De plus, la luminescence était préservée lorsque la lignine était incorporée dans des matrices polymères, et son intensité variait en fonction des interactions solvant-polymère, soulignant l'importance de la conception des matériaux.
De plus, la lignine présentait une fluorescence sensible au pH, avec une intensité augmentant dans des conditions alcalines et diminuant dans des conditions acides. Une photodimérisation réversible de la scopolétine a également été observée lors d'une irradiation UV, conférant pour la première fois à la lignine des propriétés sensibles à la lumière.
Ces caractéristiques suggèrent des applications potentielles dans les matériaux sensibles aux stimuli, tels que les polymères à mémoire de forme, les gels photo-commutables, les étiquettes fluorescentes et les matériaux d'impression 3D.
Cette étude pionnière démontre la faisabilité de transformer la biomasse sous-utilisée en matériaux optiques hautes performances grâce à la conception moléculaire et au génie génétique.
Il représente une étape importante vers le développement de matériaux photofonctionnels durables et respectueux de l’environnement et offre des perspectives prometteuses pour les innovations futures dans les domaines de la science des matériaux, de la technologie environnementale et de la biotechnologie.
