Des chercheurs de l'Imperial College de Londres ont développé une nouvelle classe de polymères multifonctionnels définis par séquence.

Une équipe d'ingénieurs chimistes et de chimistes du groupe Livingston a utilisé la synthèse en phase liquide couplée au tamisage moléculaire pour créer un polymère d'une précision moléculaire extraordinaire qui ouvre de nouvelles possibilités dans l'administration de médicaments, nanotechnologie, et le stockage des informations.

Publié aujourd'hui dans Chimie de la nature , cet article détaille une nouvelle méthode de synthèse connue sous le nom de Nanostar Sieving, qui permet aux chercheurs d'avoir un contrôle complet sur la séquence des monomères qui composent le polyéther obtenu (polyéthylène glycol, ou PEG). Cela permet des fonctions spécifiques, tels que l'administration de médicaments anticancéreux à des sites tumoraux spécifiques dans le corps humain, et le stockage des informations dans l'ordre des monomères.

Séquences dans la nature

Les biopolymères sont composés de milliers de molécules ou plus présentes naturellement dans le corps humain; le plus connu d'entre eux est l'ADN. La nature est capable de créer ces structures de séquences uniformes avec un haut niveau de précision, et ils offrent une diversité structurelle et fonctionnelle suffisante pour remplir une gamme de fonctions dans le corps. Protéines, par exemple, sont de longues chaînes d'acides aminés qui sont responsables de plusieurs fonctions telles que la croissance et la production d'anticorps.

Les chimistes ont développé des polymères synthétiques qui fonctionnent en imitant ces séquences naturelles pour fournir des fonctions supplémentaires. Les polyéthers sont privilégiés par les médecins et les chirurgiens en raison de leur excellente solubilité dans l'eau et de leur biocompatibilité, ce qui les rend parfaits pour une utilisation dans les médicaments et la chirurgie. Cependant, les méthodes traditionnelles ont abouti à des polymères qui n'ont pas le même niveau de précision que dans la nature, en raison du contrôle limité des scientifiques sur le processus de production.

PEGabet polymère

Les polymères peuvent être compris comme des mots, et les monomères comme les lettres qui font les mots. Les polymères synthétiques ordinaires n'ont qu'une seule "lettre", mais peuvent être des « mots » de longueur variable, par exemple 'LL', « LLL » ou « LLLL ». Parfois, des lettres supplémentaires sont utilisées telles que LLO ou OLL, mais les chimistes n'ont qu'un contrôle lâche sur l'ordre et le nombre des lettres.

En utilisant le tamisage Nanostar, l'équipe d'Imperial a pu exercer un contrôle précis sur la séquence des « lettres » et a utilisé 4 monomères PEG différents pour épeler LOLLOL et LONDON, dans un alphabet polymère ou PEGabet. Ce contrôle total sur la structure finale du polymère ouvre la voie à une gamme d'applications dans l'administration de médicaments, la nanotechnologie et même le stockage de l'information.

Prochaines étapes

Dr Ruijiao Dong, chercheur principal sur le projet, a déclaré :« C'est une recherche passionnante parce que nous sommes un pas de plus vers la création d'une structure hiérarchique bien définie qui imite celle trouvée dans la nature. En développant une stratégie universelle pour contrôler avec précision la séquence dans les polymères, nous sommes en théorie capables de faire plusieurs choses, comme la séquence joue un rôle crucial dans le stockage de l'information et l'expression de la fonction, offrant un potentiel pour un large éventail d'applications. Nous sommes ravis de tester les limites de sa fonctionnalité avec d'autres recherches, et de développer et d'automatiser davantage le tamisage Nanostar."

L'équipe va maintenant explorer l'application pratique de ce nouveau polyéther et expérimenter d'autres polymères, dans le but de produire une version biodégradable, et contrôler la structure 3-D des polymères finaux, ainsi que le développement de méthodes de lecture/écriture pour le stockage d'informations et l'automatisation de la synthèse des polymères.