L’ADN « déjoué » pour l’amener à jouer le rôle de composantes nano

Une équipe de chercheurs de McGill découvrent une nouvelle méthode pour fabriquer des nanotubes à géométrie, rigidité et porosité contrôlées

Une équipe de chercheurs de l’Université McGill a réussi à découvrir une nouvelle méthode pour fabriquer des nanotubes, l’un des matériaux les plus importants dans la nanotechnologie de l’avenir.

Quel est ce nouveau matériau? De l’ADN biologique.

L’équipe de chercheurs, sous la direction du professeur Hanadi Sleiman en collaboration avec le professeur Gonzalo Cosa, tous deux du Département de chimie de l’Université McGill, peut dorénavant conférer à ces nanotubes différentes géométries, rigidités et porosités en y introduisant judicieusement des molécules autres que l’ADN. Ces travaux feront l’objet d’un article dans le numéro du 13 avril de la revue Nature Nanotechnology.

Un nanotube est de taille infinitésimale, ne mesurant que six ou sept nanomètres de diamètre. (Le diamètre d’un nanomètre, soit un milliardième d’un mètre, est d’un dix-millième de celui d’un cheveu humain.) L’une des principales caractéristiques de ces nanotubes est leur extrême longueur, soit environ 20 000 nanomètres. Malgré leur très petite taille, ils offrent un immense potentiel pour la résolution de problèmes cruciaux auxquels sont confrontés les chercheurs du domaine de la nanotechnologie. Parmi ces applications, signalons notamment la conception de véhicules d’administration de médicaments, la fabrication de nanofils électroniques, d’implants médicaux et d’échafaudages pour la conversion de l’énergie solaire.

« Notre nouvelle trouvaille est maintenant en place », affirme le professeur Sleiman. « Nous étudions actuellement diverses applications potentielles dans le domaine de l’administration des médicaments. Il est encore trop tôt pour se prononcer, mais cela vaut certainement la peine d’explorer cette voie. L’ADN constitue un support incroyable pour la fabrication de nanotubes. »

Le potentiel formidable de la nanotechnologie dans le développement social et économique est tributaire de la capacité des scientifiques à tout d’abord fabriquer les molécules et les matériaux nécessaires à ces fins. Pour y arriver, les nanotechnologues utilisent maintenant le code de la vie qu’est l’ADN. À partir de son code alphabétique relativement simple, A, T, C et G, l’ADN arrive à diriger la formation d’une gamme incroyable de protéines qui, collectivement, créent la vie. C’est précisément cette propriété de l’information chimique recelée par l’ADN qu’exploitent dorénavant les artisans de la nanotechnologie.

Dans le cas qui nous occupe, les brins d’ADN sont programmés de manière à s’assembler en structures complexes à une, deux et trois dimensions. En intégrant à ces brins d’ADN des molécules synthétiques, l’équipe du professeur Sleiman a conféré à cette extraordinaire « machine » de la nature des propriétés spécifiques structurelles et fonctionnelles.

Grâce à cette méthode, les scientifiques Faisal Aldaye, Peggy Lo, Pierre Karam et Chris McLaughlin travaillant dans les laboratoires des professeurs Sleiman et Cosa, ont pu démontrer les premiers exemples de nanotubes d’ADN dotés d’une géométrie contrôlée. Cette technique permet la formation spontanée de tubes triangulaires ou carrés.

Ces nanotubes offrent un immense potentiel, par exemple dans la fabrication de nanofils métalliques à géométrie variée. Les tubes d’ADN peuvent ainsi servir de moules dans lesquels on « cultive » des métaux, créant des fils d’une minceur qui n’est visible qu’au microscope destinés à servir à une vaste gamme d’applications.

L’équipe a également démontré comment ces nanotubes peuvent être créés en une forme « ouverte », à brin unique, ou en une forme « fermée », à brin double. Ces formes seront particulièrement intéressantes pour l’encapsulation et la libération sélective de médicaments à proximité du site de cellules malades.

Cette recherche a été rendue possible grâce au soutien du CRSNG, de l’Institut de recherches avancées et du Centre canadien de recherche sur les matériaux auto-assemblés.