Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
La biominéralisation regroupe les processus de minéralisation naturels qui fournissent une grande variété de structures inorganiques telles que les dents, les os, les coquilles et les carapaces. Ces propriétés ont été optimisées par sélection naturelle pour une fonction donnée et elles atteignent des performances remarquables, qui fascinent les chimistes des matériaux. Inspirée par ces procédés, il s'est développé durant les deux dernières décennies une chimie s'exerçant dans des conditions environnementales physiologiques appelée « chimie douce ». Le domaine de la biominéralisation s'est alors étendu à de nouvelles stratégies de synthèse des matériaux inspirées des procédés observés chez les organismes vivants.
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Biomineralization encompasses the natural mineralization processes which provide a great variety of inorganic structures such as teeth, bones, shells and carapaces. These properties have been optimized by natural selection for a given function and they have achieved remarkable performances that fascinate material chemists. Inspired by these processes, a so called "soft chemistry", which is implemented in physiological environmental conditions, has been developed over the last few decades. The biomineralization domain has been extended to new strategies for material synthesis inspired by processes observed in living organisms.
Auteur(s)
INTRODUCTION
La biominéralisation regroupe les processus de minéralisation naturels qui fournissent une grande variété de structures inorganiques telles que les dents, les os, les coquilles et les carapaces.
Ces propriétés ont été optimisées par sélection naturelle pour une fonction donnée et elles atteignent des performances remarquables, qui fascinent les chimistes des matériaux.
Inspirée par ces procédés, il s'est développé durant les deux dernières décennies une chimie s'exerçant dans des conditions environnementales physiologiques appelée « chimie douce » . Le domaine de la biominéralisation s'est alors étendu à de nouvelles stratégies de synthèse des matériaux inspirées des procédés observés chez les organismes vivants.
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Cet article recense de manière non-exhaustive les dernières avancées sur la compréhension des mécanismes de formation des systèmes biominéralisés. L'intérêt est porté ici sur deux minéraux, l'un cristallin et l'autre amorphe. Lors de ces procédés, des mécanismes similaires entre les deux minéraux ont pu être observés. Tout d'abord, tous les mécanismes de formation recensés montrent l'importance de l'interaction entre la matière organique et la matière minérale. Dans les deux cas, la possibilité de réorganisation du moule organique semble influencer de manière non négligeable la structure minérale finale et sa morphologie hiérarchique. Il semble alors évident que dans un futur proche, les simulations de dynamique moléculaire vont jouer un rôle crucial dans la compréhension des mécanismes de biominéralisation et éventuellement dans la prédiction des formes obtenues. La deuxième similitude entre ces deux minéraux est le passage par une phase amorphe. Si la silice est un minéral amorphe, on aurait pu s'attendre à une grande importance des paramètres cristallographiques lors de la formation du carbonate de calcium. Or, celui-ci passe presque systématiquement par une phase amorphe. Cette phase amorphe permet de mieux épouser la forme du template organique au cours de la réaction. La cristallisation est alors une étape secondaire permettant d'acquérir des propriétés physiques.
Les exemples de nano-structures bio-inspirées présentées ici montrent que l'étude de ces procédés de biominéralisation a permis des avancées dans le domaine des matériaux hybrides à morphologie contrôlée, mais la perfection observée dans la nature est encore loin d'être atteinte par l'homme. C'est pourquoi, il est important de continuer à mener ces travaux sur la compréhension des mécanismes mis en jeu dans les procédés de biominéralisation, aussi bien sur les organismes biologiques que sur des systèmes biomimétiques modèles.
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BIBLIOGRAPHIE
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