Peng Zhang et ses collaborateurs étudient remarquablement, de minuscules grappes d'or et de protéines qui s'auto-assemblent et brillent d'un rouge vif. Et ils sont utiles :les nanoclusters de protéines et d'or pourraient être utilisés pour détecter les métaux nocifs dans l'eau ou pour identifier les cellules cancéreuses dans le corps.

"Ces structures sont très excitantes mais sont très, très dur à étudier. Nous avons essayé de nombreux outils différents, mais aucun n'a fonctionné, " dit Zhang, un professeur de l'Université Dalhousie.

Mais la spectroscopie d'absorption des rayons X synchrotron, ou XAS, fait à la Source de Lumière Canadienne et son installation partenaire CLS@APS, a fourni les informations nécessaires pour identifier la structure étonnamment élégante des nanoclusters d'or de protéines incandescentes.

"Le synchrotron XAS est l'outil parfait, car il est très flexible, et peut vous donner des informations structurelles sur des éléments spécifiques, " il dit.

La structure de ces clusters était une question de longue date sur le terrain, en partie à cause de leurs utilisations potentielles.

Dans le laboratoire, les chercheurs ont montré que l'introduction d'autres métaux dans la solution d'or protéique peut éteindre la lueur audacieuse du nanogold, une propriété qui pourrait être utilisée pour détecter la pollution par les métaux dans les rivières et autres plans d'eau. Lorsqu'il y avait des métaux dans un échantillon d'eau, le nanogold cesserait de briller.

Les applications potentielles en santé de ces grappes sont encore plus intéressantes.

Le nano-or et les protéines sont un complément naturel aux technologies de la santé, puisque les protéines sont une partie naturelle du corps humain, et l'or est totalement non toxique (c'est pourquoi il peut être utilisé pour décorer des chocolats et peut être trouvé dans certains types de schnaps)

Couplé aux bonnes protéines "détecteur" ou "linker", le nanogold brillant pourrait être utilisé pour visualiser avec précision, par exemple, tumeurs cancéreuses. La bonne protéine de liaison attacherait simplement des nanogolds aux cellules malades, qui pourrait ensuite être localisé avec un microscope à fluorescence.

Tout cela est possible grâce à la capacité du nanogold à briller.

L'or tel que nous le connaissons habituellement, en masse, ne brille pas, ou luminescent, sous lumière UV. Ajouter des protéines comme base pour les nanoclusters d'or, et ils brilleront d'un rouge vif sous la lumière UV. En réalité, le nanogold est un million de fois plus luminescent que l'or massif.

Cette luminescence de l'or est rendue possible par sa structure spécifique dans les nanoclusters d'or protéique :ce que Zhang décrit comme une "belle et surprenante structure" de dix atomes d'or, formant deux anneaux imbriqués.

La protéine agit comme une sorte d'échafaudage, donner à l'or une structure solide avec renforce son éclat.

Ces clusters peuvent s'auto-assembler dans les bonnes conditions, offrant un petit prix, méthode de production à faible consommation d'énergie.

Un nanocluster typique est fabriqué avec une gamme précise de produits chimiques soumis à des étapes spécifiques, et peut entraîner une pollution. La production de ces clusters, par contre, ne pourrait pas être plus simple.

L'équipe de Zhang a chauffé un mélange d'un composé d'or commercial et de protéines dans de l'eau jusqu'à la température du corps, 37C. Et après 10-20 heures, les amas de nano-or luminescents se sont formés. Aucune autre étape n'est requise pour créer les amas luminescents.

Le processus est connu sous le nom de synthèse chimique verte, et élimine la pollution qui pourrait autrement être associée à ces clusters.

"Nous avons utilisé le synchrotron pour suivre comment ces belles structures se forment au sein de la protéine, " dit Zhang. La protéine fonctionne essentiellement comme un mini réacteur, avec ses acides aminés de cystéine se liant aux molécules d'or et les tirant en forme. Ces expériences ont été menées par Daniel Chevrier, un doctorat étudiant dans le groupe de Zhang.

L'équipe a également créé des clusters de manière plus conventionnelle, pour vérifier leur technique.

"Si vous n'utilisez pas de protéines, oui, vous obtenez une structure très similaire, mais vous ne voyez pas la forte fluorescence. Que s'est-il passé ?", demande Zhang.

Pour répondre à cette question, son équipe a comparé des grappes d'or produites de manière conventionnelle et auto-assemblées, avec et sans protéines.

En utilisant le synchrotron, ils ont montré que la protéine permet non seulement l'auto-assemblage, mais maintient les grappes en place.

"Essentiellement, la protéine gèle la grappe d'or afin qu'elle ne puisse pas se déplacer librement, et puis vous pouvez voir la forte fluorescence, " dit Zhang. Un groupe en mouvement libre, par contre, rebondissements et mouvements, ce qui affaiblit la fluorescence.

"Nous sommes ravis de ces nouvelles découvertes. L'or et les protéines sont des matériaux très intéressants et lorsque vous combinez ces deux, vous obtenez quelque chose d'encore plus intéressant, et potentiellement utile, " dit Zhang.