Des plastiques aux vêtements en passant par l'ADN, les polymères sont partout. Les polymères sont des matériaux très polyvalents constitués de longues chaînes d'unités répétitives appelées monomères. Les polymères contenant des complexes métalliques sur leurs chaînes latérales ont un énorme potentiel en tant que matériaux hybrides dans une variété de domaines. Ce potentiel ne fait qu'augmenter avec l'inclusion de plusieurs espèces métalliques dans les polymères. Mais les procédés classiques de fabrication de polymères avec des complexes métalliques ne sont pas appropriés pour la construction de polymères multimétalliques, car le contrôle de la composition des espèces métalliques dans le polymère résultant est complexe.

Récemment, une équipe de recherche, dirigée par le professeur adjoint Shigehito Osawa et le professeur Hidenori Otsuka de l'Université des sciences de Tokyo, a proposé une nouvelle méthode de polymérisation qui peut surmonter cette limitation. Le Dr Osawa explique :"La méthode habituelle de préparation de tels complexes consiste à concevoir un polymère avec des ligands (des "squelettes" moléculaires qui relient d'autres espèces chimiques), puis à ajouter l'espèce métallique pour former des complexes dessus. Mais chaque métal a un différent affinité de liaison au ligand, ce qui complique le contrôle de la structure résultante. En considérant des monomères polymérisables avec des complexes de différentes espèces métalliques, nous pouvons contrôler efficacement la composition du copolymère résultant.

L'étude a été mise en ligne le 1er avril 2022 et publiée dans le volume 58, numéro 34 de Chemical Communications le 30 avril 2022.

Lorsque les monomères qui composent un polymère sont eux-mêmes des polymères, le polymère est appelé copolymère. Pour leur étude, les scientifiques ont conçu un monomère d'acrylate de dipicolylamine (DPAAc). Le DPA a été choisi car il s'agit d'un excellent ligand métallique et a été utilisé dans diverses applications biochimiques. Ils ont ensuite polymérisé DPAAc avec du zinc (Zn) et du platine (Pt) pour former deux chaînes polymères avec des complexes métalliques - DPAZn(II)Ac et DPAPt(II)Ac. Ils ont ensuite copolymérisé les deux monomères. Ils ont découvert qu'ils pouvaient non seulement réussir à créer un copolymère, mais qu'ils pouvaient également contrôler sa composition en métal en faisant varier la composition d'alimentation des monomères.

Ensuite, ils ont appliqué ce copolymère comme bloc de construction pour fabriquer des nanoparticules en utilisant l'acide désoxyribonucléique (ADN) plasmidique comme matrice. L'ADN plasmidique a été choisi comme matrice parce que les deux monomères constitutifs sont connus pour s'y lier. La formation des complexes polymères de nanoparticules résultants avec l'ADN (polyplexes) a été confirmée à l'aide de la microscopie électronique à effet tunnel à haute résolution et de la spectroscopie de rayons X à dispersion d'énergie.

Cette technique, désormais en instance de brevet, peut être étendue à une nouvelle méthode de fabrication de nanomatériaux intermétalliques. "Les nanomatériaux catalytiques intermétalliques sont connus pour présenter des avantages significatifs par rapport aux nanomatériaux ne contenant qu'une seule espèce métallique", déclare le Dr Osawa.

Les polyplexes formés dans l'étude sont des molécules se liant à l'ADN, ce qui indique qu'ils pourraient être utilisés pour développer des médicaments anticancéreux et des porteurs de gènes. La méthode de fabrication proposée conduira également à des progrès de la catalyse qui s'éloignent des métaux précieux comme le platine. "Ces copolymères multimétalliques peuvent servir de blocs de construction pour les futurs complexes métalliques macromoléculaires de nombreuses variétés", conclut le Dr Osawa. + Explorer plus loin

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