Les scientifiques et collaborateurs du Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) de la Penn State University améliorent les molécules naturelles qui aideraient à cibler des éléments radioactifs spécifiques présents dans les déchets nucléaires ou utilisés en médecine nucléaire.

Même les molécules les plus efficaces trouvées dans la nature, qui ont subi des milliards d'années d'évolution, peuvent encore être améliorées pour des applications non naturelles. L'équipe a bio-conçu la protéine la plus puissante de la nature (lanmoduline) pour les lanthanides - des éléments naturels utilisés dans de nombreux articles comme les disques durs d'ordinateur et les aimants - pour la rendre encore plus sélective pour les éléments actinides. Les actinides sont des métaux radioactifs présents dans les déchets nucléaires, tels que l'uranium, le plutonium et l'américium.

La recherche apparaît dans la revue Chemical Science . Les résultats améliorent la compréhension de la façon dont les composés naturels peuvent interagir avec les déchets nucléaires dans l'environnement et pourraient conduire à de nouvelles molécules pour le piégeage et la détection de métaux radioactifs spécifiques.

L'équipe a stratégiquement conçu, synthétisé et caractérisé cinq variantes de lanmoduline (LanM) pour déchiffrer et éventuellement améliorer ses propriétés de liaison aux actinides. Étonnamment, ils ont découvert que la présence de molécules d'eau qui relient la molécule de métal et de protéine est particulièrement importante pour contrôler la stabilité et les préférences en métal des complexes métal-protéine. Ce principe de conception a permis aux scientifiques d'améliorer la capacité de la protéine à faire la distinction entre les éléments actinides et lanthanides.

Les molécules sélectives des actinides par rapport aux lanthanides sont parmi les plus convoitées car ces deux familles d'éléments se retrouvent dans les déchets nucléaires et les séparer permettrait une gestion plus efficace des matières radioactives. La découverte de l'équipe pourrait conduire à des systèmes de séparation radicalement nouveaux pour des applications dans les domaines des déchets nucléaires et de la radiochimie. LanM a été découvert par les membres de l'équipe de Penn State en 2018, et la collaboration LLNL-Penn State a exploré les applications de cette molécule naturelle sans égal dans le domaine des sciences nucléaires.

"Il s'agit de la première étude dans laquelle quelqu'un a apporté des modifications à la lanmoduline pour disséquer et améliorer ses propriétés de liaison aux métaux", a déclaré Gauthier Deblonde, scientifique du LLNL, co-auteur principal de l'étude. "En ajustant les propriétés de la protéine pour cibler les éléments radioactifs, nous avons également beaucoup appris sur les mécanismes par lesquels elle se lie aux métaux."

Alors que les molécules classiques ont un ensemble limité d'interactions chimiques, la nouvelle recherche a montré que les macromolécules, telles que les protéines, ont un répertoire étendu d'interactions chimiques que les scientifiques peuvent affiner pour cibler des métaux spécifiques.

« Cette étude révèle un autre outil que cette protéine remarquable a à sa disposition pour discriminer les métaux qui ne diffèrent les uns des autres que de manière très subtile. Cette réalisation est une étape importante vers des méthodes de séparation à haute performance basées sur LanM et des molécules conçues sur mesure. pour lier des isotopes médicaux spécifiques », a déclaré Joseph Cotruvo, Jr., professeur adjoint de chimie à Penn State et co-auteur principal de l'étude. + Explorer plus loin

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