Les scientifiques peuvent transformer les protéines en motifs sans fin qui ressemblent à des fleurs, arbres ou flocons de neige, une technique qui pourrait aider à concevoir un filtre pour l'eau contaminée et les tissus humains.

Leur étude, dirigé par des chercheurs de l'Université Rutgers-Nouveau-Brunswick, apparaît dans le journal Chimie de la nature . L'étude a également inclus des scientifiques du Baylor College of Medicine et de l'Université du Minnesota.

"Les ingénieurs biomoléculaires ont travaillé sur la modification des éléments constitutifs de la vie - les protéines, ADN et lipides - pour imiter la nature et former des formes et des structures intéressantes et utiles, " a déclaré l'auteur principal Sagar D. Khare, professeur agrégé au Département de chimie et de biologie chimique de l'École des arts et des sciences de Rutgers–Nouveau-Brunswick. "Notre équipe a développé un cadre pour l'ingénierie des protéines existantes en formes fractales."

Dans la nature, les blocs de construction tels que les molécules de protéines sont assemblés dans des structures plus grandes à des fins spécifiques. Un exemple classique est le collagène, qui forme le tissu conjonctif dans notre corps et est fort et flexible en raison de la façon dont il est organisé. De minuscules molécules de protéines s'assemblent pour former des structures qui sont agrandies et peuvent être aussi longues que des tendons. Les assemblages de protéines naturelles sont également dynamiques, formation et dissolution en réponse à des stimuli.

L'équipe de recherche a développé une technique d'assemblage de protéines en fractale, ou géométrique, formes qui se répètent encore et encore. Les exemples incluent les arbres, feuilles et ananas. L'équipe a utilisé un logiciel d'ingénierie des protéines pour concevoir des protéines qui se lient les unes aux autres, donc ils forment une fractale, forme arborescente en réponse à un stimulus biologique, comme dans une cellule, tissu ou organisme. Ils peuvent également manipuler les dimensions des formes, donc ils ressemblent à des fleurs, arbres ou flocons de neige, qui sont visualisés à l'aide de techniques de microscopie spéciales.

Ces techniques pourraient conduire à de nouvelles technologies telles qu'un filtre pour la bioremédiation, qui utilise des molécules biologiques pour éliminer les herbicides de l'eau contaminée, ou des matrices synthétiques pour aider à étudier les maladies humaines ou aider l'ingénierie tissulaire à restaurer, améliorer ou préserver les tissus ou organes endommagés.

Les prochaines étapes consistent à développer davantage la technologie et à élargir la gamme de protéines qui forment des formes fractales ainsi qu'à utiliser différents stimuli, tels que les produits chimiques et la lumière. Les scientifiques veulent également étudier plus en détail comment les formes fractales se forment, afin qu'ils puissent mieux contrôler le processus et les formes et tailles des biomatériaux de conception.