Plastification d’une protéine de maïs pour la fabrication additive

La fabrication additive par dépôt de fil fondu (FA-DFF) de pièces résorbables et comestibles à partir de biopolymères naturels ouvre des perspectives pour viser des applications en agroalimentaire et dans le domaine pharmaceutique ou biomédical.

Au cours de ce procédé, la matière thermoplastique est extrudée au travers d’une filière et déposée couche par couche, selon un modèle numérique tridimensionnel de la pièce à imprimer. La cohésion entre les couches déposées nécessite leur adhésion, par l’étalement du filament extrudé et l’interdiffusion des macromolécules de polymère à leur interface, de façon à garantir le maintien mécanique de l’objet imprimé. Par l’étude bibliographique détaillée de la FA-DFF et la détermination d’un cahier des charges « matière » pour ce procédé, la fenêtre de mise en œuvre d’un matériau à base d’un biopolymère naturel peut être définie, de façon à donner aux pièces imprimées 3D des fonctionnalités inaccessibles aux polymères synthétiques, notamment en termes de comestibilité et de (bio)résorbabilité.

Par une analyse de l’état de l’art, la zéine, une protéine de réserve de maïs coproduit de l’amidonnerie, sera évaluée comme candidat pour viser sa mise en œuvre par FA-DFF, en extrudant directement ce matériau plastifié dans la buse de dépôt de matière, sans l’obtention préalable d’une bobine de filament calibré. De cette façon, une limitation de l’agrégation thermique de cette protéine est attendue, afin d’en garantir le dépôt à l’état fondu fluide, et ses propriétés thermomécaniques, rhéologiques, ainsi que ses capacités d’adhésion à l’état fondu seront mesurées, pour vérifier sa compatibilité avec les spécifications du procédé visé.

Cet article présente ainsi une voie originale et vertueuse pour l’obtention de pièces imprimées 3D aux structures maitrisées, grâce à la fabrication additive, de façon à pouvoir cibler le relargage contrôlé de molécules d’intérêt.