Une « presse à nanoparticules »

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Une nouvelle technique pourrait faciliter l’utilisation des nanoparticules d’or en électronique et en médecine

Les nanoparticules d’or possèdent des propriétés optiques, électroniques et chimiques étonnantes que les scientifiques cherchent à mettre à profit dans diverses applications allant de la nanoélectronique au traitement du cancer.

Certaines des propriétés les plus intéressantes se concrétisent lorsqu’on assemble les nanoparticules en grappes de quelques particules ou en cristaux constitués de millions d’entre elles. Toutefois, il est très difficile de manipuler des particules d’à peine quelques millionièmes de pouce à l’aide des instruments de laboratoire courants. Les scientifiques doivent donc trouver le moyen non seulement d’assembler ces pépites d’or, mais aussi de sculpter à leur guise cet agencement tridimensionnel.

L’une des techniques explorées repose sur l’utilisation de minuscules structures constituées de brins d’ADN synthétiques. Sachant que les brins d’ADN sont programmés pour s’associer à d’autres brins dans des configurations caractéristiques, les chercheurs ont fixé des brins d’ADN à la surface de particules d’or, créant ainsi des assemblages variés. Toutefois, ces hybrides or ADN sont des nanostructures complexes et coûteuses à fabriquer, ce qui limite leurs utilisations pratiques. À titre de comparaison, c’est un peu comme si on fabriquait un livre à la main.

C’est ici qu’entre en scène la « presse à nanoparticules ». Efficace et réutilisable, elle renferme une quantité d’information inégalée à ce jour. Dans un article publié sur le site de Nature Chemistry, des chercheurs du Département de chimie de l’Université McGill décrivent une méthode permettant de fabriquer une structure d’ADN suivant un agencement de brins défini. Au bout de chaque brin se trouve un « timbre adhésif » chimique auquel se fixe la nanoparticule d’or lorsqu’elle entre en contact avec la nanostructure d’ADN. Le complexe ainsi formé est ensuite dissous dans de l’eau distillée : la nanostructure se décompose alors en ses multiples brins, et l’empreinte d’ADN reste sur la nanoparticule d’or (voir l’image).

Source : Thomas Edwardson

« Ces nanoparticules d’or encodées renferment une information d’une richesse sans précédent », explique Hanadi Sleiman, auteure en chef et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en nanoscience de l’ADN. « Quant aux nanostructures d’ADN, elles peuvent être réutilisées, un peu comme la matrice d’une ancienne presse à imprimer. » 

Du vitrail à l’optoélectronique

Certaines des propriétés des nanoparticules d’or sont connues depuis des siècles. Au Moyen Âge, les artisans ajoutaient du chlorure d’or au verre en fusion pour obtenir la couleur rubis utilisée dans les vitraux. Ce n’est que bien plus tard que les chimistes allaient expliquer cet effet, attribuable aux propriétés de diffusion de la lumière des petites particules d’or.

Les chercheurs de McGill espèrent que leur méthode ouvrira la voie à l’utilisation des nanoparticules porteuses d’ADN dans diverses technologies de pointe. Les chercheurs de McGill entendent maintenant étudier les propriétés des structures fabriquées à partir de ces nouveaux éléments constitutifs, indique Thomas Edwardson, auteur principal. « Un peu comme les atomes s’assemblent pour former des molécules complexes, les particules d’or codées par des séquences d’ADN peuvent s’hybrider aux particules avoisinantes pour former des assemblages bien définis. »

Ces nanoparticules hybrides pourraient être intégrées à des nanodispositifs optoélectroniques ou utilisées à des fins biomédicales, affirment les chercheurs. Par exemple, en configurant les brins d’ADN de manière à ce qu’ils ciblent des protéines spécifiques à la surface de cellules cancéreuses, on pourrait détecter des cancers ou détruire de façon sélective des cellules cancéreuses. 


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Cette étude a été financée par le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, la Fondation canadienne pour l’innovation, le Centre de recherche sur les matériaux autoassemblés, le Programme de chaires de recherche du Canada et les Instituts de recherche en santé du Canada.

L’article « Transfer of molecular recognition information from DNA nanostructures to gold nanoparticles », de Thomas G. W. Edwardson et coll., a été publié dans Nature Chemistry le 4 janvier 2016. DOI: 10.1038/nchem.2420
http://www.nature.com/nchem/journal/vaop/ncurrent/full/nchem.2420.html

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