Des chercheurs de l'Institut Francis Crick, du King's College de Londres et de l'Université de Friborg ont développé des canaux d'eau polymère, similaires aux plastiques couramment utilisés, qui peuvent tirer du sel de l'eau, inspiré du propre système de filtrage de l'eau du corps.
Si leur innovation pouvait être étendue et produite industriellement, cela pourrait aider à filtrer l'eau de mer pour créer de l'eau potable.
Les aquaporines sont des protéines qui transportent rapidement l'eau à travers les membranes cellulaires tout en excluant le sel. Ils sont essentiels pour maintenir le bon équilibre entre l'eau à l'intérieur et à l'extérieur des cellules et pour concentrer ou diluer l'urine dans les reins.
Dans la recherche publiée récemment dans Édition internationale d'Angewandte Chemieune équipe internationale de chercheurs s'est inspirée d'Aquaporins pour concevoir des canaux d'eau artificiels qui peuvent être utilisés pour filtrer le sel hors de l'eau.
Ceux-ci pourraient être utilisés pour un processus appelé dessalement, où les sels et les minéraux sont retirés de l'eau de mer pour produire de l'eau en toute sécurité pour la consommation d'alcool.
Ce processus, qui implique généralement le chauffage de l'eau, la condensation de la vapeur et la laisse du sel, est régulièrement utilisé dans des zones telles que le Moyen-Orient, où les précipitations sont faibles. Mais il est à forte intensité d'énergie et très cher, et donc des alternatives moins chères sont nécessaires.
Pour relever ce défi, l'équipe a développé des canaux artificiels à l'aide de longues molécules de plastique, organisées en une structure d'hélice appelée polymères, ou dans des structures cycliques appelées macrocycles.
Les pores à l'intérieur des deux types de canaux ont été remplis d'un mélange chimique de fluor et de molécules appelées hydrocarbures, qui créent ensemble une couche grasse.
Les canaux ont ensuite été testés à l'intérieur des vésicules, des sacs d'eau contenus dans une couche grasse, similaire aux cellules, qui ont ensuite été placées dans une solution sucrée.
L'eau sort naturellement des vésicules par osmose, même sans canaux d'eau, mais ce processus est lent. Mais lorsque les canaux artificiels ont été ajoutés aux vésicules, le mouvement de l'eau a augmenté en vitesse et en volume.
L'équipe a également testé différentes longueurs de polymères, constatant que le canal d'eau le plus efficace était de la même longueur que la couche grasse de la vésicule, et correspondait presque aux performances des aquaporines biologiques.
Enfin, l'équipe a confirmé que les sels ne pouvaient pas traverser les canaux en testant le polymère le plus efficace d'une solution salée. Ils ont vu que les sels ne se sont pas traversés dans la vésicule.
Charlie McTternan, chef de groupe du laboratoire de machines moléculaires artificielles du crick et maître de conférences au Département de chimie du King's College de Londres, a déclaré: « De nombreux systèmes dans la nature, comme la capacité du corps à filtrer l'eau à l'aide d'aquaporines, ont évolué pour être très efficace à leur travail, donc nous sommes difficiles à imiter artificiellement. canaux d'eau artificiels, qui peuvent transporter efficacement l'eau et éliminer les sels.
« Nous connaissons le réchauffement climatique et potentiellement un manque d'eau potable disponible, donc des solutions moins chères et plus évolutives pour filtrer l'eau de mer sont cruciales. Notre travail pourrait être mis à l'échelle pour un usage industriel, mais il y aura des défis dans la fabrication à grande échelle pour surmonter comment les canaux interagissent avec d'autres substances dans les eaux maritimes. »
Javid Ahmad Malla, chercheur postdoctoral dans le laboratoire de machines moléculaires artificiels au Crick, a déclaré: « Ce projet collaboratif est venu grâce à une rencontre fortuite lors d'une conférence – notre équipe au Crick et au laboratoire à l'Université de Friborg a réalisé que nous pourrions rassembler notre expertise conjointe pour aborder ce problème naturel.
