Les nanomatériaux et nanocomposites, une méga-opportunité pour le Maroc (2e partie)

Dr Khalid ZAHOUILY
- Président de la Commission PME-Université à la CGPME- Alsace
- Expert agréé en nanotechnologies auprès du ministère de la Recherche scientifique (France)
- Head Manager Photon & Polymers (nanocomposites-France)
- Conseiller Innovation CCI-Mulhouse-France
- Expert et conseiller scientifique auprès de plusieurs grandes Maisons du Luxe à Paris et à Genève.

On peut citer quelques exemples d'applications annoncées ou déjà industrialisées:

• Energie et environnement
Les nanotechnologies pourraient contribuer à résoudre les problèmes environnementaux, même si en matière de développement durable, la technologie seule ne suffit pas. Les voies de recherche dans ce domaine visent à réduire les consommations des matières premières, en produisant par exemple des matériaux entièrement recyclables, à maîtriser les consommations énergétiques, produire propre et moins, ou encore à améliorer la qualité de l'eau. Des matériaux renforcés par des nanoparticules rendront les alliages plus légers et résistants, aboutissant à la production d'objets presque inusables. Produire sans déchet devient presque un rêve à portée de main.

• Automobile
Certains constructeurs automobiles utilisent déjà des nanocristaux pour améliorer le rendement des filtres à particules dans les pots catalytiques des véhicules diesel. A plus long terme, les nanotechnologies permettraient de produire des piles à combustible de forte puissance (de 10 à 100 kW) pour remplacer les moteurs thermiques des véhicules. Cette technologie présente l'avantage d'être potentiellement non polluante et constitue une alternative au pétrole.

• Traitement de l'eau
L'eau non potable est la première cause de mortalité dans le monde. L'enjeu est de mettre en œuvre des solutions de dépollution de l'eau peu coûteuses et facilement diffusables, notamment dans les pays du Sud. Les nanotechnologies ouvrent de nouvelles pistes, par exemple grâce à l'action combinée de l'énergie solaire et du dioxyde de titane. Des chercheurs américains ont également mis au point un procédé pour dépolluer une eau contaminée à l'arsenic par des nanoparticules à l'oxyde de fer.

• Matériaux de construction
Améliorer la qualité des matériaux de construction permet de répondre à certaines exigences du développement durable, par exemple une société italienne a mis au point un ciment «anti- pollution»: le ciment Fotofluid.
Ce produit combine à la fois la dureté du ciment et la flexibilité de l'asphalte et peut donc être utilisé pour recouvrir les routes. Il contient des nanoparticules de dioxyde de titane qui ont la propriété de détruire les polluants sous l'action du soleil. Des gages d'améliorations significatives de la qualité de vie à proximité des voies de circulation!

• Applications, informatique et audiovisuel
Dans le domaine de l'informatique, les chercheurs travaillent à la création d'environnements «intelligents » dans lesquels les objets du quotidien sont interconnectés en permanence. Cet avenir se dessine actuellement par les améliorations constantes des systèmes de traitement de l'information et par l'augmentation de la puissance de calcul des appareils informatiques.
Les futurs concepts d'enregistrement nanotechnologiques devraient combiner divers avantages: grande capacité de stockage, rapidité d'accès et conservation des données sans alimentation constante. Grâce à la nanoélectronique, un seul appareil de la taille d'une carte de crédit fera office de magnétophone, d'appareil photos, de magnétoscope, de télévision, de téléphone mobile, de GPS, de traducteur… et de carte de crédit.

De la micro à la nanoélectronique...
Composées de millions de transistors, les puces électroniques sont fabriquées sur des tranches de silicium monocristallin. Sur cette tranche, les transistors mesurent quelques dizaines de nanomètres de long et utilisent des couches de quelques nanomètres à peine. Une seule puce contient 100 millions de transistors et une tranche contient jusqu'à plusieurs milliers de puces. Chaque puce est ensuite intégrée dans une application finale: téléphones mobiles, ordinateurs, télévision… Cette extrême miniaturisation permettra d'enregistrer dix heures de vidéo haute définition dans une ''mémoire de la taille d'un timbre poste''!

Applications, médecine à la carte
Les traitements des maladies infectieuses, cancéreuses ou d'origine génétique provoquent parfois des effets secondaires car les thérapies actuelles sont pas ou peu ciblées sur les cellules malades. Les applications médicales des nanotechnologies laissent entrevoir la possibilité de soigner des patients en agissant directement à l'échelle des cellules. Cette vectorisation des médicaments permet, grâce à un effet de concentration locale, d'adapter et de réduire les doses. Cette nouvelle médecine, la «nanomédecine», vise l'élaboration de thérapies individualisées, de méthodes de diagnostic précoce et d'exploration du corps humain moins contraignante pour le patient.

Les puces de diagnostic
Les puces de diagnostic définissent rapidement le gène responsable de la métabolisation des médicaments et permettent au médecin de créer une posologie sur-mesure pour chaque patient, rendant ainsi la prise de médicaments à la fois plus efficace et sûre. Une puce de quelques centimètres carrés permet, en un temps record, de faire les mêmes analyses médicales que dans un laboratoire d'analyse, le tout pour un prix minime.

La vectorisation
La vectorisation des médicaments représente le procédé qui vise à transporter le médicament via une molécule creuse, sorte de conteneur nanométrique équipé d'antennes qui, une fois en contact avec les structures typiques de l'agent responsable de la maladie, comme des cellules cancéreuses, pourrait s'y coller et libérer son contenu.
La nano-encapsulation de principes actifs (nano-encapsulation de produits actifs divers de manière à protéger ceux-ci de dégradations non contrôlées, de contrôler la dispersion dans le milieu visé et d'assurer une efficacité maximale: ex: insuline orale (Photon & Polymers ) développée à partir de nanoparticules phosphates nanoencapsulées.

L'hygiène et la santé publique
Les propriétés antibiotiques de l'argent sont connues depuis l'Antiquité. A l'état de nanoparticule, ce métal peut s'intégrer à tous les matériaux. Ses propriétés anti-bactériennes sont d'un grand secours, notamment dans les hôpitaux pour lutter contre les maladies nosocomiales. On trouve des nanoparticules d'argent dans certains savons, uniformes médicaux et emballages alimentaires.

El le Maroc dans tout ça?
Comme évoqué auparavant, la plupart des nanomatériaux sont synthétisés à partir d'une matrice polymère et une nanocharge et ne l'oubliant pas, le Maroc dispose de gisement considérable en argile et phosphate. Ainsi, plusieurs études ont montré que dans les nanocomposites à matrice polymère, l'incorporation d'argile améliore les propriétés thermique, de barrière vis-à-vis de l'eau et des gaz du fait de l'augmentation de la distance à parcourir pour les molécules qui diffusent. En effet, les lamelles de silicate sont imperméables à l'eau et aux gaz.
Le Maroc a ainsi une opportunité de synthétiser et de commercialiser différentes argiles organophiliques (qui sont des argiles traitées par des molécules organiques pour faciliter leur introduction dans une matrice polymère).
Par ailleurs, les nanocomposites HAP (hydroxyapatite issue des phosphates)/polymères et d'hydroxyapatite nano-structurée sont largement utilisés en chirurgie osseuse et dans le traitement de surface pour certaines prothèses médicales. La voie est donc ouverte pour développer de nouveaux nanocomposites en mettant à profit les surfaces spécifiques importantes des nanoparticules de phosphate.
Une autre opportunité pour le Maroc: la synthèse de nanoparticules hybrides de phosphate de calcium/principe actif/ polymère fonctionnalisé qui ouvre une perspective originale pour l'encapsulation par exemple d'insuline (ou autre principe actif) sous forme de nanosphère, protégée contre la barrière gastrique (par un procédé breveté par Capsugel Fr), l'insuline étant respectivement encapsulée ou adsorbée pour son administration par voie orale. Tel est le projet que Photon & Polymers développe actuellement avec d'autres partenaires (français et américain) après avoir déposé un brevet autour du concept «insuline orale à double encapsulation», une véritable révolution pour les diabétiques! Sans oublier le domaine de la nano-encapsulation des engrais phosphatés sous forme de granulés pour en assurer la diffusion progressive et contrôlée dans le sol.