Niosome-Based Supramolecular Biosolvents: Aligning Analytical Efficiency with Green Chemistry Criteria

Les chimistes s'appuient depuis longtemps sur des liquides pour extraire des substances utiles de matériaux solides, un processus essentiel pour tester la sécurité alimentaire, vérifier la santé environnementale et découvrir de nouveaux médicaments. Cependant, les liquides traditionnels utilisés pour cette tâche sont souvent dérivés du pétrole, peuvent être toxiques et sont difficiles à éliminer en toute sécurité. Ces dernières années, les scientifiques ont porté leur attention sur des alternatives « vertes » : des solvants plus sûrs pour les personnes et la planète. Parmi les plus prometteurs figurent les solvants supramoléculaires. Contrairement aux liquides ordinaires qui ne sont que des mélanges de molécules flottant librement, ceux-ci sont des liquides structurés. Ils se forment lorsque de minuscules blocs de construction, appelés amphiphiles, s'organisent naturellement en grappes structurées dans l'eau. Ces grappes créent un environnement unique avec différentes zones capables de saisir une grande variété de substances à la fois, ce qui les rend incroyablement efficaces pour nettoyer les échantillons. Le défi a été de créer ces liquides structurés en utilisant des ingrédients qui soient non seulement efficaces, mais aussi entièrement durables, peu coûteux et sûrs à utiliser en grandes quantités.

Une équipe de chercheurs en Espagne a maintenant développé un nouveau type de ces solvants structurés qui répond à ces normes élevées. Ils ont créé un liquide basé sur des niosomes, qui sont de minuscules structures semblables à des bulles faites d'un ingrédient courant et sans danger pour l'alimentation appelé Span 40. Cet ingrédient est un type de molécule de type graisse dérivée du sorbitol et de l'acide palmitique, largement utilisé dans tout, des cosmétiques à la nourriture, pour stabiliser les mélanges. Les chercheurs ont mélangé cet ingrédient avec de l'eau et un type d'alcool appelé 1-propanol, puis ont ajouté une petite quantité de sel pour déclencher un processus de séparation naturelle. Au lieu de créer une boue désordonnée, le mélange a formé spontanément une phase liquide distincte et claire à température ambiante. Ce nouveau liquide n'est pas une soupe uniforme ; il est rempli de milliards de bulles microscopiques et flexibles, chacune de la taille approximative d'un virus, qui sont serrées les unes contre les autres. Ces bulles sont la clé de la puissance du solvant, agissant comme de minuscules conteneurs qui peuvent contenir de l'eau dans leurs centres et de l'alcool dans leurs parois, créant un environnement polyvalent pour piéger différentes substances chimiques.

L'équipe a testé ce nouveau solvant en essayant d'extraire des nutriments précieux des feuilles du mûrier blanc, une plante connue pour sa riche teneur en composés bénéfiques pour la santé. Ils ont constaté que leur nouveau solvant était bien supérieur aux méthodes standards. Comparé à l'utilisation d'éthanol pur ou de 1-propanol, ce liquide structuré a extrait nettement plus de composés bénéfiques de la plante. Il a augmenté la quantité de phénols totaux de 77 à 118 %, de flavonoïdes de 24 à 59 % et de caroténoïdes de 8 à 35 %. Ce qui rend ce résultat particulièrement impressionnant est la diversité des composés capturés. Le solvant a réussi à extraire des molécules allant de très hydrophiles à très lipophiles, y compris des structures complexes liées au sucre et des formes plus simples, le tout en une seule étape. Cela suggère que les bulles organisées à l'intérieur du solvant peuvent interagir avec de nombreux types de molécules simultanément, fournissant une empreinte chimique complète de la plante sans avoir besoin de plusieurs solvants différents.

Au-delà de sa performance, le solvant a été conçu pour être véritablement durable. Le processus utilisé pour le fabriquer ne nécessite ni chaleur ni machines spéciales ; cela se produit naturellement à température ambiante. Les ingrédients sont peu coûteux, largement disponibles et renouvelables. Le composant principal, le Span 40, est un additif alimentaire non toxique qui se décompose facilement dans l'environnement. L'alcool utilisé est également considéré comme sûr et peut être produit à partir de sources végétales. Bien que la composante alcool signifie que le liquide final est inflammable et nécessite des précautions de sécurité standard, le processus global évite la toxicité lourde et les dommages environnementaux associés aux solvants traditionnels dérivés du pétrole. Les chercheurs ont également montré que la petite quantité de sel utilisée pour créer le solvant reste principalement dans l'eau résiduelle, ce qui signifie que le liquide final est assez propre pour être injecté directement dans des instruments scientifiques sensibles pour analyse sans causer de dommages.

Ce travail démontre qu'il est possible de construire des solvants nanostructurés hautement efficaces en utilisant de très petites quantités de tensioactif pour organiser un grand volume de liquide. Les chercheurs ont découvert que les minuscules bulles qu'ils ont créées étaient si efficaces qu'elles pouvaient structurer un volume de solvant en utilisant moins de la moitié du pour cent de l'ingrédient amphiphile, une concentration bien plus faible que ce qui était précédemment jugé nécessaire. En prouvant que ces solvants verts et biosourcés peuvent extraire une large gamme de produits chimiques complexes à partir de matériaux végétaux difficiles, l'étude offre une voie pratique pour la chimie analytique. Elle suggère un avenir où les outils utilisés pour analyser notre nourriture et notre environnement sont eux-mêmes sûrs, abordables et respectueux de la planète, sans sacrifier la précision dont les scientifiques ont besoin pour accomplir leur travail.