La gomme welan est un exopolysaccharide microbien de haut poids moléculaire produit par des espèces du genre Alcaligenes (désormais classées dans le genre Sphingomonas) par fermentation aérobie. Elle est appréciée pour son exceptionnelle stabilité rhéologique dans des conditions environnementales sévères.
Structure moléculaire
La gomme welan est constituée d’une unité répétitive tétrasaccharidique linéaire →4)-β-D-Glcp-(1→4)-β-D-GlcpA-(1→4)-β-D-Glcp-(1→4)-α-L-Rhap-(1→, portant une chaîne latérale unique constituée soit de résidus α-L-rhamnopyranosyle soit de résidus α-L-mannopyranosyle (dans un rapport approximatif de 2:1), attachée en position C-3 de la quatrième unité glucose. En outre, des groupes O-acétyle sont présents à une fréquence moyenne d’un par unité répétitive. Le polymère résultant présente une masse moléculaire comprise entre environ 1 et 10 × 106 Da et adopte en solution une conformation hélicoïdale double à trois brins, stabilisée par un vaste réseau de liaisons hydrogène. Comparée à la gomme gellane, la gomme welan présente une rigidité de chaîne plus élevée, attribuée à l’encombrement stérique des groupes carboxylates par ses chaînes latérales.
Production et propriétés
La gomme welan est produite par fermentation du glucose ou de la mélasse à l’aide de Alcaligenes sp. ATCC 31555, à environ 30 °C et à un pH de 6,5 à 7,0, sous forte aération, puis récupérée par précipitation alcoolique pour donner une poudre de couleur crème. En raison de sa teneur en acide glucuronique, le polymère se comporte comme un polyélectrolyte anionique et présente une viscosité fortement pseudoplastique, une contrainte seuil marquée, une thixotropie prononcée et un comportement viscoélastique. Ces propriétés sont supérieures à celles de la gomme xanthane dans les milieux à forte salinité tels que les saumures et l’eau de mer. Les solutions aqueuses restent stables à des températures allant jusqu’à 120 °C, sur une large plage de pH (2–12) et à des concentrations en chlorure de sodium pouvant atteindre 20 %. Les variantes enrichies en chaînes latérales mannose présentent des modules de stockage et de perte plus élevés.
Applications biomédicales
La bonne biocompatibilité de la gomme welan permet son utilisation dans des formulations d’hydrogels destinées aux systèmes d’administration contrôlée de médicaments ainsi que dans des matériaux de support (scaffolds) pour l’ingénierie tissulaire. Sa faible immunogénicité autorise également son emploi comme excipient pharmaceutique modificateur de viscosité. Toutefois, la disponibilité limitée de données cliniques restreint actuellement une mise en œuvre thérapeutique plus large.