Collagène

Aug 01, 2023

Rapports scientifiques volume 12, Numéro d'article : 6104 (2022) Citer cet article

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Dans ce travail, un nouveau catalyseur hybride magnétique organique-inorganique a été fabriqué en encapsulant des nanoparticules de magnétite@silice (Fe3O4@SiO2) avec du collagène protéique d'Isinglass (IGPC) en utilisant de l'épichlorhydrine (ECH) comme agent de réticulation. Des études de caractérisation des particules préparées ont été réalisées par diverses techniques analytiques, notamment l'analyse infrarouge à transformée de Fourier (FTIR), la microscopie électronique à balayage (MEB), la microscopie électronique à transmission (TEM), la magnétométrie à échantillon vibrant (VSM), la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie. (EDS), diffraction des rayons X sur poudre (XRD), analyse thermogravimétrique (TGA) et analyse Brunauer−Emmett−Teller (BET). Les résultats de DRX ont montré une phase cristalline et amorphe qui contribuent respectivement à la magnétite et à l'ichtyocolle. De plus, la formation de la structure noyau/coquille a été confirmée par des images TEM. Le Fe3O4@SiO2/ECH/IG synthétisé a été appliqué comme catalyseur hétérogène bifonctionnel dans la synthèse de dérivés du spirooxindole par la réaction à plusieurs composants des acides isatine, malononitrile et CH qui ont démontré ses excellentes propriétés catalytiques. Les avantages de cette approche verte étaient une faible charge de catalyseur, un temps de réaction court, une stabilité et une recyclabilité pour au moins quatre essais.

De nos jours, l’utilisation de catalyseurs bifonctionnels est devenue un nouveau domaine pour promouvoir les réactions chimiques selon des voies et processus verts et respectueux de l’environnement. Afin de développer de nouvelles approches plus respectueuses de l'environnement, les stratégies de développement de catalyseurs s'orientent désormais vers des polymères d'origine naturelle comme les polysaccharides ou les protéines issus de ressources renouvelables, souvent biocompatibles et aussi plus biodégradables que leurs homologues synthétiques. Les catalyseurs hétérogènes d'origine biologique, préparés à partir de polymères naturels renouvelables, ont reçu une attention particulière ces dernières années en raison de leurs avantages substantiels tels que la biodégradabilité, la stabilité et la recyclabilité. La combinaison de nanoparticules et de polymères biodégradables peut donner naissance à des nano-biocomposites susceptibles de diverses applications catalytiques et environnementales1,2,3,4,5.

De nombreux supports ont été couramment utilisés pour l'immobilisation de polymères naturels tels que la silice, les résines, les composites de silice et les matériaux magnétiques, entre autres. Les nanoparticules magnétiques à base de métaux tels que Cu, Co, Fe et Ni fournissent un puissant système de support solide pour immobiliser les protéines6,7,8,9,10, parmi lesquelles les nanoparticules de magnétite (Fe3O4) ont des propriétés remarquables telles que le superparamagnétisme, une faible toxicité , une surface spécifique élevée, une biocompatibilité et une séparation facile qui les rendent plus intéressants pour les chercheurs.

L’une des techniques les plus couramment utilisées pour l’immobilisation de protéines est la réticulation. Pour les matériaux à base de collagène, de nombreux agents de réticulation tels que le glutaraldéhyde, les isocyanates, le glyoxal et les carbodiimides ont été utilisés11.

Les polymères naturels tels que les polysaccharides (cellulose, chitosane, chitine, alginate, carraghénane, lignine, fucoïdane, etc.) et les protéines ont été utilisés comme catalyseurs dans les transformations chimiques12,13,14,15,16,17,18. Le revêtement des particules magnétiques avec des polymères naturels leur permet d’utiliser leurs groupes fonctionnels pour favoriser les réactions chimiques et faciliter la séparation19,20.

Sur la base de notre intérêt pour la transformation des déchets agricoles et marins en matériaux à valeur ajoutée21,22,23, nous avons utilisé l'Isinglass (IG), un polymère naturel dérivé de la vessie natatoire de poisson à haute teneur en protéines de collagène, pour encapsuler des nanoparticules Fe3O4@SiO2 en utilisant l'épichlorhydrine (ECH) comme agent de réticulation. Le matériau hybride préparé nommé Fe3O4@SiO2/ECH/IG a été appliqué comme catalyseur hétérogène bifonctionnel dans la synthèse de dérivés du spirooxindole. Un tel matériau hybride à base de polymère naturel IG avec des groupes à la fois acides et basiques s'est révélé être un catalyseur très efficace dans diverses transformations chimiques, notamment la synthèse de triazoles, de dérivés de 4H-pyrane et de couplage de Suzuki. L’IG contient de nombreux acides aminés dont les propriétés et performances catalytiques sont démontrées depuis de nombreuses années27,28.