Découvertes en 1975, les bactéries magnétotactiques sont capables de se déplacer le long des lignes d'un champ magnétique, grâce à leurs « magnétosomes », des organites composés de nanoparticules de magnétite (Fe3O4). Comment fabriquent-elles ces biominéraux ? Elles utilisent un précurseur qui déclenche la précipitation de la magnétite, le moment venu. Celui-ci est stabilisé ou déstabilisé par des protéines qui contrôlent précisément de cette manière la taille et la morphologie finales des nanoparticules de magnétite.
Ce processus biologique naturel a été observé puis reproduit en laboratoire par des chercheurs du Biam. Ils ont, pour cela, eu recours à un analogue des macromolécules stabilisatrices du précurseur de minéralisation : la poly-L-arginine. Ils confirment ainsi que la formation de la magnétite ne démarre qu'en présence des charges positives du polymère poly-L-arginine (polycation). Cependant ce polymère est coûteux et difficile à synthétiser.
Les déchets à la rescousse
Pour pallier cet inconvénient, différents polycations provenant de déchets alimentaires ou industriels ont été testés. En variant leur concentration et le type de polycations, les scientifiques sont parvenus à contrôler précisément, à température et pression ambiantes :
- la taille des nanoparticules de magnétite (de 10 nm à 159 nm),
- leur morphologie (compacte et sous-structurée),
- leurs propriétés magnétiques.
Selon Damien Faivre, chercheur au Biam, « une conception rationnelle de la taille des nanoparticules permettra d'ajuster précisément les propriétés des nanoparticules de magnétite pour des applications très variées : purification de l'eau, production d'encres, stockage magnétique de données, agents de contraste pour l'IRM ou traitement de cancers par hyperthermie ».