Une protéine synthétisée à partir de sang de poisson pourrait empêcher la congélation des aliments et des médicaments
Mise sur le marché d'une innovation en instance de brevet par le biais d'une nouvelle start-up
Quiconque a déjà subi des brûlures de congélation sait que les cristaux de glace peuvent être un problème à basse température. Les bords déchiquetés des cristaux de glace peuvent faire plus que ruiner la texture de votre crème glacée. Au niveau microscopique, ils peuvent détruire la structure des cellules vivantes ou des médicaments biologiques, comme les enzymes et les anticorps, qui doivent pourtant être transportés à des températures de congélation.
Jessica Kramer, à gauche, et Thomas McParlton observent la taille des cristaux de glace dans un échantillon traité avec leur protéine dans leur laboratoire à l'université de l'Utah.
Dan Hixson, University of Utah
L'antigel de votre voiture - l'éthylène glycol - est toxique, il n'est donc pas une solution pour les aliments ou les médicaments. Les chercheurs se sont donc tournés vers la nature pour trouver l'inspiration : les poissons qui vivent dans les eaux polaires ont des protéines dans leur sang qui l'empêchent de geler.
Aujourd'hui, des chercheurs du John and Marcia Price College of Engineering de l'université de l'Utah ont conçu un moyen de fabriquer une version synthétique dépouillée de cette protéine, suffisamment simple pour être fabriquée à grande échelle, mais assez puissante pour empêcher la formation de cristaux de glace à des températures inférieures à zéro.
Les chercheurs ont démontré l'efficacité de leurs polypeptides imitateurs sur plusieurs cas réels, notamment la crème glacée et le médicament anticancéreux Trastuzumab. La première a été refroidie avec succès jusqu'à moins 4 degrés Fahrenheit, tandis que le second a survécu à des températures aussi basses que moins 323 degrés F.
L'étude, financée par la National Science Foundation, a été publiée dans la revue Advanced Materials. Elle a été dirigée par Jessica Kramer, professeur agrégé au département d'ingénierie biomédicale, et Thomas McParlton, étudiant diplômé de son laboratoire.
Depuis des décennies, les chercheurs s'intéressent aux protéines antigel naturelles que l'on trouve dans certains poissons polaires, ainsi que dans certains insectes et plantes. Cependant, l'extraction de quantités significatives de ces protéines à partir d'organismes vivants n'est pas pratique pour une utilisation commerciale. Elles sont également susceptibles d'être contaminées par des allergènes.
Mme Kramer et ses collègues ont donc entrepris de déterminer les propriétés physiques et chimiques exactes de ces protéines qui sont responsables de leurs capacités antigel. Deux études antérieures, publiées dans Chemistry of Materials et Biomacromolecules, ont mis en évidence les caractéristiques structurelles les plus importantes des protéines naturelles.
"En fin de compte, nous avons simplifié la structure en ne conservant que les parties que nous pensions nécessaires à l'activité antigel, ce qui rend la production moins compliquée et moins coûteuse", a déclaré M. Kramer. "Malgré ces changements, cette étude a montré que nos imitations se lient à la surface des cristaux de glace et inhibent la croissance des cristaux, tout comme les protéines antigel naturelles.
"Mieux encore", a déclaré M. McParlton, "nous fabriquons ces imitations entièrement à l'aide de la chimie - pas besoin de poissons ou de cellules".
Comme preuve de concept, les chercheurs ont démontré que les molécules imitées ne sont pas toxiques pour les cellules humaines, qu'elles sont digestibles par les enzymes de l'intestin humain et qu'elles peuvent survivre au chauffage, un facteur critique pour leur potentiel de production alimentaire. Ils ont également effectué des tests sur des enzymes et des anticorps sensibles, montrant que les mimiques les protégeaient des dommages associés aux cycles de congélation/décongélation.
"Nous avons également montré que nous pouvions inhiber les cristaux de glace dans les crèmes glacées, ce qui se produit souvent pendant le transport ou lorsque les gens sortent et rentrent le carton du congélateur", a déclaré M. Kramer.
Les chercheurs envisagent que leurs molécules imitatrices puissent avoir une grande variété d'applications, allant de la prolongation de la durée de conservation des aliments congelés à l'amélioration du stockage et du transport de produits biologiques vitaux. La technologie est actuellement en instance de brevet, et l'équipe s'efforce de commercialiser son innovation par l'intermédiaire d'une nouvelle entreprise, Lontra Bio LLC, qui vise à commercialiser ces protéines antigel synthétiques.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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