Construire des nanotubes d’ADN sur mesure

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Une nouvelle méthode d’assemblage bloc sur bloc pourrait ouvrir la voie à des applications pour l’optoélectronique et la libération de médicaments

Plusieurs chercheurs, dont certains rattachés à l’équipe mcgilloise, avaient déjà mis au point des nanotubes à l’aide d’une méthode fondée sur l’assemblage spontané d’ADN en solution. Selon l’article paru aujourd’hui dans Nature Chemistry, les défauts de structure pouvant être causés par cette nouvelle technique seraient moins nombreux que ceux issus de la méthode d’assemblage spontané. Les scientifiques soulignent que l’approche modulaire permet également d’exercer un contrôle accru sur la taille et le motif des structures d’ADN.

« Tout comme avec le jeu Tetris, où l’on doit manipuler les pièces afin de créer une ligne horizontale de plusieurs blocs, nous pouvons désormais bâtir de longs nanotubes en insérant un bloc à la fois », a indiqué Amani Hariri, candidate au doctorat au Département de chimie de l’Université McGill et auteure principale de l’étude. « L’utilisation d’un microscope à fluorescence permet une visualisation approfondie des tubes à chaque étape de l’assemblage, chaque bloc étant marqué d’un composé fluorescent, qui forme une balise. Nous pouvons ensuite compter le nombre de blocs incorporés dans chaque tube, au fur et à mesure de sa conception. »

Cette nouvelle technique a été rendue possible grâce à l’élaboration, au cours des dernières années, de la microscopie monomoléculaire, qui permet aux scientifiques d’observer le monde nanométrique en activant et en désactivant la fluorescence des molécules, une à la fois. (Ces travaux de recherche novateurs ont valu à trois scientifiques vivant aux États-Unis et en Allemagne le Nobel de chimie de 2014.)

Les travaux de recherche menés par Amani Hariri ont été supervisés par les professeurs de chimie Gonzalo Cosa et Hanadi Sleiman, coauteurs de l’étude. L’équipe de recherche du professeur Cosa se spécialise dans les techniques de fluorescence monomoléculaire, alors que l’équipe dirigée par Hanadi Sleiman fait appel à la chimie de l’ADN afin de concevoir de nouveaux matériaux utilisés dans la libération de médicaments et la mise au point d’outils de diagnostic.

Cette technique d’assemblage sur mesure issue de cette collaboration « nous permet de contrôler l’état des nanotubes, au fur et à mesure de leur conception, afin d’en vérifier la structure, la robustesse et la morphologie », a souligné le professeur Cosa.

« Nous voulions contrôler la longueur et les caractéristiques des nanotubes, un à la fois », a précisé Hanadi Sleiman, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en nanoscience de l’ADN. « Nous croyons que la production à grande échelle de ces nanotubes sur mesure sera beaucoup moins coûteuse que celle des nanotubes conçus grâce à la technique appelée origami d’ADN, une autre technique novatrice où l’ADN est utilisé comme matériau de construction à l’échelle nanométrique », ajouta la professeure.

Le financement de cette recherche provient du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, de la Fondation canadienne pour l’innovation, de NanoQuébec, des Instituts de recherche en santé du Canada et du Fonds de recherche du Québec – Nature et technologies.

L’article « Stepwise growth of surface-grafted DNA nanotubes visualized at the single-molecule level », par Amani A. Hariri et coll., a été publié en ligne le 23 février 2015 dans la revue spécialisée Nature Chemistry. DOI : 10.1038/NCHEM.2184
http://dx.doi.org/10.1038/nchem.2184

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IMAGE: In the new method for building nanotubes, blocks tagged with a fluorescent dye are incorporated step by step, enabling researchers to monitor formation of the structures as they are constructed. CREDIT: Graham D. Hamblin 

 

 

 

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