Cette simulation montre les couches des paquets—une couche externe noire, un rouge, couche modifiable qui relie les deux, et la couche interne vitreuse en or. Des molécules d'eau bleue entourent le paquet. Crédit :Lucas Antoine
Votre corps garde ses neurones activés, fonctionnement du système immunitaire et circulation de la sérotonine grâce à une ingénierie astucieuse :de minuscules capsules qui délivrent des molécules de signalisation d'un endroit à l'autre du corps.
Une équipe comprenant l'ingénieur de l'Université de Chicago Juan de Pablo a annoncé la semaine dernière dans Nature Chemistry avoir créé une recette pour imiter ces capsules. Leur minuscule, sachets synthétiques refermables, comme les sacs Ziploc, libérer leur contenu au bon moment - dans ce cas, lorsqu'il est exposé à la lumière d'une longueur d'onde particulière. Une telle technologie pourrait être utile pour la médecine ou d'autres applications, ont dit les scientifiques.
"On pourrait imaginer les fabriquer pour délivrer des médicaments sur mesure à des parties spécifiques du corps, ou pour libérer des engrais ou des produits chimiques de nettoyage dans le sol, par exemple, " dit de Pablo, le professeur de la famille Liew à l'Institute for Molecular Engineering de l'Université de Chicago.
L'équipe, qui comprenait également des chercheurs de l'Université du Massachusetts, a conçu un paquet synthétique creux qui ne mesure que des dizaines à des centaines de nanomètres de diamètre, si petit que des milliers pourraient s'asseoir côte à côte dans la période à la fin de cette phrase. Sa peau est constituée d'une double couche de deux longues molécules appelées polymères :La croûte extérieure est hydrosoluble, tandis que la couche interne est un matériau vitreux qui forme une paroi rigide. Les deux polymères sont liés par une seule molécule qui répond à la lumière en changeant de forme.
Lorsque les chercheurs mettent en lumière le paquet, les molécules de liaison changent de forme, ramollir le matériau vitreux qui se trouve en dessous et permettre au contenu du paquet de glisser. Une fois la lumière éteinte, le verre se solidifie à nouveau et le sachet est refermé.
Une image au microscope électronique à transmission des paquets ; les deux couches de la peau sont visibles. En comparaison, un nanomètre correspond à la croissance de vos ongles en une seconde. Crédit :Poornima Rangadurai
Les chercheurs imaginent des applications telles que des traitements médicaux ciblés :remplir les sachets de médicaments, attendre qu'ils circulent dans le corps, puis éclairez la partie spécifique du corps et regardez les sachets libérer le médicament.
Les deux parties de la molécule sont biocompatibles et déjà utilisées dans les implants et les traitements médicaux :L'extérieur est en oxyde de polyéthylène, un polymère utilisé en cosmétique, dentifrice et médicaments aujourd'hui; et la doublure intérieure est en acide polylactique, qui peut être dérivé de l'amidon de maïs et se dégrade en acide lactique, un composé naturel dans le corps.
La collaboration s'étend pour explorer plus de molécules qui pourraient être conçues pour réagir à différents déclencheurs, comme la lumière, pression ou indices chimiques, ce qui pourrait élargir la gamme des utilisations potentielles.
"La surprise était cette idée qu'une seule couche sensible à la lumière, mesurant moins d'un nanomètre mais reposant sur des molécules par ailleurs très longues étroitement emballées sur un verre épais, peut créer une perturbation dans l'ensemble du matériau, " dit de Pablo.
Une compréhension plus approfondie de ces mécanismes pourrait jeter les bases de nouveaux matériaux dotés de propriétés utiles. De Pablo et ses collaborateurs utilisent des simulations moléculaires sophistiquées pour déchiffrer ces mécanismes, il a dit.
