Matériaux nano et microstructurés à base de biominéraux: assemblage contrôlé et orienté de coccoliths – Coccolith2array

Les coccolithes des algues coccolithophoridés sont des microparticules anisotropes de calcite (CaCO3) de morphologie inhabituelle qui sont arrangées en structures 3D complexes. Leurs caractéristiques uniques, que ce soit à l'échelle microscopique ou nanométrique, rendent les coccolithes attrayants pour diverses applications, gamme appelée à s’étendre par leur modification et leur fonctionnalisation (bio)chimiques ainsi que par la capacité à les organiser en 2 et 3D. Cependant, les protocoles expérimentaux permettant ces réalisations n’existent pas encore.
L'objectif de ce projet est donc de développer des méthodes de fonctionnalisation régiosélective de coccolithes et leur assemblage en réseau. La fonctionnalisation régiosélective de la zone marginale et de la zone centrale des coccolithes sera réalisée par l’exploitation des différences locales de composition de la matrice organique insoluble des coccolithes. L'existence de telles différences locales dans la composition des biomacromolécules au sein de cette matrice n'a été démontrée que très récemment. En particulier, nous introduirons de manière régiosélective des (poly-)peptides pouvant servir de « point d'ancrage » pour modifier in vitro la matrice organique insoluble des coccolithes par génie génétique. Ces coccolithes modifié par ingénierie génétique constitueront la base de la construction de réseaux de coccolithes uniformément orientés. Trois approches pour l'assemblage de tels réseaux seront testées. Les propriétés structurales et physico-chimiques de ces matériaux hybrides à base de coccolithes seront déterminées par un ensemble de techniques analytiques.
Ce projet interdisciplinaire bénéficiera de l'expertise complémentaire des groupes français et allemands. À long terme, nous visons la mise au point d'un pool de méthodes pour doter les coccolithes des propriétés souhaitées, afin d'étendre l'utilisation de ces structures biominérales dans les applications nanotechnologiques.