Project

channel proteins; food quality; enzymes; reactive oxygen species; amphiphilic copolymers; nanoreactors

Lead
La nanotechnologie a très récemment commencé à être appliquée dans le domaine de la production sécurisée des aliments à grande valeur ajoutée. Par exemple, l’utilisation des nano-réacteurs qui sont des réacteurs avec des dimensions nanométriques pourra offrir des nouvelles solutions de détection de l’état des produits alimentaires, ou d’en préserver une haute qualité par l’intermédiaire des réactions spécifiques qui ont lieu dans l’espace minuscule des nanoréacteurs.
Lay summary
Le projet a comme but de développer un ensemble de nanoréacteurs immobilisés sur des surfaces pour offrir des nouvelles solutions pour des produits alimentaires de haute qualité en utilisant la nanotechnologie. Les nanoréacteurs sont générés par encapsulation des molécules anti oxydantes, comme la vitamine C dans des vésicules avec des dimensions nanométriques  et insertion des protéines membranaires dans leurs parois. Ces protéines servent comme des « portes » nanométriques qui s’ouvrent seulement quand le milieu qui entoure les vésicules continent des radicaux libres ou présente un changement de pH, les deux étant impliqués dans la dégradation de l’aliment. L’ouverture des « portes » à commande (la présence de signes précoces de dégradation de l’aliment) permet la libération de vitamine C dans le milieu et donc de rétablir la qualité du produit. Les nanoréacteurs seront immobilisés sur des surfaces afin de les utiliser sur des emballages pour les produits alimentaires. Ils vont servir comme « surfaces actives » permettant de détecter rapidement et avec grande sensibilité des signes précoces de dégradation et d’intervenir pour préserver une haute qualité des produits alimentaires.

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Last update: 17.12.2014

Active participation

Number	Title	Start	Funding scheme

The target of this project is to develop a platform of polymer nanoreactors immobilised on surfaces that will provide new solutions that maintain food quality and safety through nanotechnology, an emerging technology in food manufacturing. Nanoreactors are generated by encapsulating enzymes and inserting pH-sensitive channel proteins in polymer vesicles with sizes in the nanometer range. They are planned for application as highly sensitive, long-life biosensors to detect early changes in pH or for the release of antioxidant compounds “on demand” when reactive oxidative species (ROS) affect food quality. Polymer vesicles provided with pH-sensitive channel proteins that act as “triggered gates” serve to encapsulate enzymes, the roles of which are to support the functionality of nanoreactors: they serve as biosensors or to trigger the release of compounds necessary to preserve food quality. The sensitive detection of pH changes in the surroundings of nanoreactors via an enzymatic reaction that takes place inside represents the core of our biosensor. This has the advantages- over biosensors already in use- of the subsequent amplification of a chemical signal, and long-life due to the shield provided by the polymer vesicles. The triggered release as a response to the presence of ROS in the environment of the nanoreactors is based on an encapsulated enzyme, which acts as a “key” to unblock the protein gate, and allows the release of antioxidant compounds. Right from the start, combining polymers that are EFSA and FDA approved together with biomolecules constitutes a safe input to the project, which will be completed by systematic cell assays relating to the safety of nanoreactors. In addition, the immobilisation of nanoreactors on surfaces will support their applications as materials in contact with food matrices, as they will act as “detection surfaces” or as “active surfaces”. The concept of antioxidant nanoreactors and the strategy of modulating the properties of channel proteins, which have already been introduced by us for medical applications, will serve in the present project for rapid implementation of new chemical approaches for triggered-functionality nanoreactors. Our food contact systems will address consumer concerns regarding food quality, because they act only when required or “on-demand” (pH change or presence of ROS). This represents an elegant solution in a response-oriented manner as compared to the continual activity that results from the non-discriminate addition of synthetic or natural antioxidant molecules.