Les biocides sont largement utilisés pour accroître la conservation des médicaments, des cosmétiques ou encore des peintures. Le plus souvent, il s'agit de molécules organiques, dont certaines (parabènes) sont des perturbateurs endocriniens et d'autres (isothiazolinones), des allergènes.

Une solution alternative est fournie par les ions métalliques comme le cuivre ou l'agent dont les effets sur la santé sont bien connus – le cuivre étant notamment utilisé depuis longtemps en agriculture. Ces biocides minéraux ont cependant l'inconvénient d'être très faiblement biodégradables et s'ils sont relâchés dans l'environnement en grande quantité, sous forme de nanoparticules, ils forment des agrégats dont les effets toxiques et écotoxiques sont mal connus. Est-il possible de ne délivrer que la dose minimale nécessaire ?

Des chercheurs de l'Irig proposent un biocide minéral « à façon », composé de nanocristaux de cellulose biodégradable, sur lesquels sont fixées des nanoparticules d'argent, ainsi maintenues à distance les unes des autres.

Comment ce biocide agit-il ? Dans le cas d'une peinture, il n'y a aucun effet biocide sur film sec mais il n'y a pas non plus de péril car les microorganismes ne sont présents qu'en ambiance humide. Dès qu'une goutte d'eau se dépose, des nanocristaux de cellulose se détachent du film de peinture, des ions argent se dissolvent et déclenchent l'effet biocide recherché. Les microorganismes ingèrent la juste quantité d'ions argent létale pour eux. À mesure que l'argent disparaît, d'autres ions se dissolvent. Une fois que tout l'argent fixé est consommé – mais pas avant – le nanocristal de cellulose peut être biodégradé.

Les scientifiques ont d'abord étudié les mécanismes de synthèse et d'ancrage des nanoparticules d'argent sur la cellulose puis ont préparé différents biocides en variant la masse d'argent fixée, ainsi que la taille et la forme des nanoparticules.

Ils ont ensuite testé :

• leur seuil de létalité sur des bactéries modèles,
• leur toxicité potentielle sur des cellules de mammifères,
• leur performance biocide sur un film sec de peinture, en collaboration avec un industriel français (ALLIOS) et le CEA-Liten.

Les configurations les plus efficaces sont obtenues pour des nanoparticules de petite taille (environ 10 nm) et les concentrations minimales efficaces s'avèrent inférieures à celles publiées antérieurement.

Outre la quantité d'argent fixé, la taille et la forme des nanoparticules d'argent, il sera aussi possible de modifier le support de cellulose afin de moduler encore plus finement le relâchement des ions argent.

Ce projet est soutenu par le LabEx SERENADE (Laboratory of Excellence for Safe(r) Ecodesign Research and Education applied to NAnomaterial DEvelopment).