En maîtrisant la forme, taille et composition lors de l'assemblage des molécules synthétiques, les chercheurs peuvent commencer à sonder comment ces facteurs influencent la fonction des matériaux mous. Trouver ces réponses pourrait aider à faire avancer la virologie, le développement de l'administration de médicaments et la création de nouveaux matériaux.

"Nous avons abordé ce nouveau concept de recherche non pas en essayant de résoudre un problème, mais en se demandant ce qui est possible en matière de synthèse de molécules molles, " dit Damien Guironnet, professeur de génie chimique et biomoléculaire à l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign et auteur principal d'une nouvelle étude. "Et si nous pouvions prendre le contrôle de choses comme la forme, taille et composition au cours de la synthèse moléculaire, qu'est-ce que cela signifie ? »

Les résultats sont rapportés dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

Pendant des années, les scientifiques ont eu du mal à clarifier comment la forme et la taille des nanoparticules influencent leur comportement dans les tissus vivants, les chercheurs ont dit. "La taille des molécules synthétiques que nous créons correspond à la taille des virus, " a déclaré Dylan Walsh, un étudiant diplômé en génie chimique et biomoléculaire et co-auteur de l'étude. "Les observations faites à partir du contrôle de ces facteurs permettront aux chercheurs de sonder ces types de questions."

L'équipe a combiné des techniques classiques de synthèse chimique et des principes de base du génie chimique. Ils ont introduit un contrôle précis de la séquence de formation du polymère via le débit des blocs de construction utilisés. En modifiant le débit, le nouveau procédé peut produire de la matière molle avec des architectures uniques, les chercheurs ont dit.

"Nous utilisons la modélisation mathématique pour prédire la forme, taille et composition des molécules que nous créons et utilisons la synthèse guidée par ordinateur en laboratoire pour ajuster le débit des mélanges qui contrôlent l'architecture du polymère, " dit Guironnet.

Les chercheurs ont estimé qu'il ne suffisait pas d'affirmer simplement qu'ils pouvaient le faire, ils devaient le prouver.

"Notre modélisation mathématique n'inclut aucune hypothèse, donc il n'y a vraiment rien d'autre qui puisse être formé autre que ce que nous modélisons, mais les maths ne sont pas quelque chose que vous pouvez voir, " dit Guironnet. " La forme est quelque chose que nous pouvons voir, et nous avons pu vérifier avec l'imagerie microscopique que nous formions des polymères cohérents avec ce que nous avions prédit."

L'équipe y est parvenue avec des molécules synthétiques solubles dans les solvants organiques, mais la prochaine étape sera de passer aux molécules hydrosolubles. « Si nous voulons vraiment mieux comprendre notre réponse immunitaire et améliorer la spécificité de l'administration des médicaments, nous avons besoin que ceux-ci soient solubles dans l'eau pour qu'ils puissent fonctionner dans notre corps, " dit Guironnet.

Les chercheurs considèrent ce travail comme un grand pas en avant dans l'avancement de la science des polymères synthétiques à matériaux souples.

"Nous avons accès à de nouveaux blocs de construction, et maintenant nous pouvons travailler sur la façon dont nous pouvons utiliser ces blocs pour assembler de nouveaux matériaux au niveau moléculaire, " Walsh a déclaré. "Nous pensons qu'il s'agit de jouer avec des Legos pour voir comment la forme des blocs de construction individuels influence le produit final."