Le domaine de la science des matériaux est devenu en effervescence avec les « armatures métal-organiques » (MOF), composés polyvalents constitués d'ions métalliques reliés à des ligands organiques, formant ainsi un-, deux-, ou des structures tridimensionnelles. Il existe maintenant une liste sans cesse croissante d'applications pour MOF, y compris la séparation des produits pétrochimiques, eau détoxifiante des métaux lourds et des anions fluorures, et en extraire de l'hydrogène ou même de l'or.

Mais récemment, les scientifiques ont commencé à faire des MOF, constitué de blocs de construction qui constituent généralement des biomolécules, par exemple. acides aminés pour les protéines ou acides nucléiques pour l'ADN. Outre l'utilisation traditionnelle du MOF en catalyse chimique, ces MOF d'origine biologique peuvent également être utilisés comme modèles pour des biomolécules complexes qui sont difficiles à isoler et à étudier avec d'autres moyens.

Maintenant, une équipe d'ingénieurs chimistes de l'EPFL Valais Wallis a synthétisé un nouveau MOF d'origine biologique qui peut être utilisé comme « nanoréacteur » – un endroit où minuscule, des réactions autrement inaccessibles peuvent se produire. Dirigé par Kyriakos Stylianou, des scientifiques des laboratoires de Berend Smit et Lyndon Emsley ont construit et analysé le nouveau MOF avec des molécules d'adénine - l'une des quatre nucléobases qui composent l'ADN et l'ARN.

La raison en était d'imiter les fonctions de l'ADN, dont l'un comprend des interactions de liaison hydrogène entre l'adénine et une autre base nucléique, thymine. Il s'agit d'une étape critique dans la formation de la double hélice d'ADN, mais il contribue également au repliement global de l'ADN et de l'ARN à l'intérieur de la cellule.

Étudiant leur nouveau MOF, les chercheurs ont découvert que les molécules de thymine diffusent dans ses pores. En simulant cette diffusion, ils ont découvert que les molécules de thymine étaient liées par des liaisons hydrogène avec des molécules d'adénine sur les cavités du MOF, ce qui signifie qu'il a réussi à imiter ce qui se passe sur l'ADN.

"Les molécules d'adénine agissent comme des agents de direction de structure et "verrouillent" les molécules de thymine dans des positions spécifiques dans les cavités de notre MOF, ", explique Kyriakos Stylianou. Les chercheurs ont donc profité de ce verrouillage et ont illuminé le MOF chargé de thymine - un moyen de catalyser une réaction chimique.

Par conséquent, les molécules de thymine pourraient être dimérisées en un produit di-thymine, que les scientifiques ont pu isoler - un énorme avantage, étant donné que la di-thymine est liée au cancer de la peau et peut maintenant être facilement isolée et étudiée.

"Globalement, notre étude met en évidence l'utilité des MOF d'origine biologique en tant que nanoréacteurs pour capturer des molécules biologiques par le biais d'interactions spécifiques, et pour les transformer en d'autres molécules, " dit Stylianou.