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Opportunités et risques des nouveaux matériaux à base de nanocellulose

 

Les nanofibres cellulosiques permettent de modifier de manière ciblées les qualités mécaniques et structurelles des matériaux. Dans le cadre du projet de Christoph Weder, différents composites contenant des nanofibres cellulosiques, qui peuvent apporter de nombreux bénéfices au secteur de la construction comme à la médecine, ont été développés et caractérisés. Les possibles risques pour la santé liés à l’inhalation de nanocellulose lors de la production et de l’utilisation de ce type de matériaux ont aussi été étudiés.

Contexte (projet de recherche terminé)

Les qualités mécaniques des matières synthétiques peuvent être modifiées de façon ciblée par l’intégration de nanoparticules. Les nanofibres cellulosiques sont, à cet égard, particulièrement adaptées. Elles possèdent d’excellentes qualités mécaniques et peuvent être extraites de matières brutes naturelles et renouvelables comme le bois. C’est pourquoi le secteur de la construction mise de plus en plus sur ce type de composites. Dans le cadre du projet de Christoph Weder, des composites contenant des nanofibres cellulosiques ont été développés et caractérisés pour différentes applications dans la construction, ou encore en médecine. Tout au long du cycle de vie des nanocomposites, soit lors de leur fabrication, de leur transformation, de leur utilisation et de leur élimination, des nanoparticules sont susceptibles d’être libérées et le cas échéant, inhalées. Bien que la nanocellulose soit jusqu’ici classée comme biomatériau sans danger pour la santé, un autre volet du projet a étudié la question de savoir si la libération de nanocellulose est véritablement sans danger.

Résultats

Christoph Weder et son équipe sont parvenus à fabriquer de nouveaux matériaux à base de nanofibres cellulosiques, qui se caractérisent par des architectures très différentes et jusqu’ici peu explorées. De nouvelles approches de fabrication ont permis aux chercheurs de développer des composites poreux pouvant servir, dans le secteur de la construction, d’alternative écologique aux mousses isolantes conventionnelles. Ils ont en outre fabriqué des composites qui, grâce à un équilibre optimal entre résistance à la traction et dureté, présente également de nouvelles possibilités d’application pour le secteur de la construction.

Un autre volet du projet a étudié les risques pouvant résulter de l’inhalation involontaire de nanofibres au cours de l’une des étapes du cycle de vie du matériau. Des expériences réalisées à l’aide d’un modèle cellulaire in vitro récemment mis au point à partir de cellules épithéliales de poumon humain n’ont mis à jour aucun effet nocif sur les cellules pulmonaires.

Ce projet a également développé un composite poreux permettant la culture d’un cartilage synthétique dont le matériau complexe et multizone est similaire à celui du cartilage naturel.

Importance

Le spectre d’applications possibles des composites à base de nanocellulose est large et s’étend de l’industrie de la construction à la médecine. Ce projet a établi des techniques de production permettant de définir très précisément l’architecture de ces nanomatériaux. La technique développée sur cette base pour la culture de cartilage synthétique est très prometteuse et a le potentiel pour devenir, avec quelques recherches supplémentaires, une application médicale essentielle. Compte tenu de la commercialisation constante de matériaux composites à base de nanocellulose, ce projet livre d’importants résultats pour pouvoir mieux estimer les éventuels risques qu’ils impliquent pour la santé.

Titre original

Cellulose-based nanocomposite building materials: solutions and toxicity

Direction du projet

  • Prof. Christoph Weder

Autre requérant-e-s

  • Dr. Martin Clift
  • Dr. Johan Foster

 

 

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 Contact

Prof. Christoph Weder Adolphe Merkle Institute Université de Fribourg Chemin des Verdiers 4 1700 Fribourg +41 26 300 94 65 christoph.weder@unifr.ch