Lumière et ultrasons transforment des déchets de bois en molécules

Dans un récipient de réaction, des ondes sonores trop aiguës pour l'oreille humaine provoquent la formation de microbulles qui s'effondrent violemment. La lumière active le catalyseur. Dans deux études récentes menées par l'équipe de Juan Carlos Colmenares, à l'IPC PAS, cette association transforme un sous-produit du bois en molécules destinées à la recherche pharmaceutique, en une seule étape chimique.

La lignine est l'un des polymères les plus abondants dans la nature, et elle est généralement simplement brûlée en tant que sous-produit de la transformation du bois. La chimie des molécules utilisées en recherche pharmaceutique dépend souvent de matières premières fossiles, de températures élevées, d'oxydants puissants et de métaux, qui font grimper les coûts et compliquent la purification. Ici, les structures aromatiques de la lignine deviennent des briques de construction. L'énergie provient de l'effondrement des bulles, générées localement là où se produit la réaction, si bien que l'ensemble du système n'a pas besoin d'être exposé à une chaleur extrême.

Marta Paszkiewicz-Gawron et ses collègues ont transformé l'alcool coniférylique en alcool déhydrodiconiférylique (DHCA), un composé formé par la liaison de deux unités d'alcool coniférylique. Dans les conditions optimisées, la réaction a atteint une conversion du substrat de 100 % et une sélectivité de 54 % pour le DHCA, et elle est restée stable lors d'un test de 24 heures. La cartographie du champ acoustique a montré que les ultrasons ne servent pas seulement à mélanger : leur intensité et leur répartition peuvent orienter les produits formés. Le DHCA a déjà fait l'objet d'études précliniques portant sur la cicatrisation et sur la régulation des cellules formatrices d'os.

Behdokht Hashemi Hosseini et ses collègues ont élaboré un catalyseur sans métal à partir de lignine et de chitosane, un matériau obtenu à partir de la chitine présente notamment dans les carapaces de crustacés. Il a permis de relier deux molécules d'acétovanillone pour former la diapocynine, avec une sélectivité supérieure à 97 % et un rendement de 33 %. La diapocynine est le dimère de l'apocynine, un inhibiteur de l'enzyme NADPH oxydase, et elle fait l'objet de recherches dans des modèles de maladies pour limiter les espèces réactives de l'oxygène nocives. L'équipe montre que ce type de liaison carbone-carbone peut être formé sans catalyseur à base de métal de transition.

Pour les chercheurs travaillant sur les médicaments, le gain serait une manière plus propre de fabriquer des molécules spécifiques, avec moins de métaux rares, moins d'intrants fossiles et des déchets de bois ou de carapaces comme matière première. Le calendrier reste ouvert : les chercheurs ne donnent aucune date pour des applications, et ils qualifient les deux résultats de preuves de concept en laboratoire, et non de médicaments finis ni de procédés industriels. Le rendement, l'étendue des molécules accessibles et le passage à l'échelle nécessitent encore des travaux.