Les chercheurs de l'Université de Manchester décrivent un système de libération contrôlée par la force qui exploite les forces naturelles pour déclencher la libération ciblée de molécules, ce qui pourrait faire progresser considérablement le traitement médical et les matériaux intelligents.

La découverte, publiée dans la revue Nature , utilise une nouvelle technique utilisant un type de molécule imbriquée connue sous le nom de rotaxane. Sous l'influence d'une force mécanique, comme celle observée sur un site blessé ou endommagé, ce composant déclenche la libération de molécules fonctionnelles, comme des médicaments ou des agents cicatrisants, pour cibler précisément la zone qui en a besoin. Par exemple, le site d'une tumeur.

Cela est également prometteur pour les matériaux auto-réparateurs qui peuvent se réparer sur place lorsqu'ils sont endommagés, prolongeant ainsi la durée de vie de ces matériaux. Par exemple, une égratignure sur l'écran d'un téléphone.

Guillaume De Bo, professeur de chimie organique à l'Université de Manchester, a déclaré :« Les forces sont omniprésentes dans la nature et jouent un rôle central dans divers processus. Notre objectif était d'exploiter ces forces pour des applications transformatrices, en particulier dans la durabilité des matériaux et l'administration de médicaments.

"Bien qu'il ne s'agisse que d'une validation de principe, nous pensons que notre approche basée sur le rotaxane recèle un immense potentiel avec des applications de grande envergure :nous sommes sur le point de réaliser des avancées vraiment remarquables dans les soins de santé et la technologie."

Traditionnellement, la libération contrôlée de molécules avec force présentait des défis lorsqu'il s'agissait de libérer plus d'une molécule à la fois, s'effectuant généralement par le biais d'un jeu de « tir à la corde » moléculaire dans lequel deux polymères tirent de chaque côté pour libérer une seule molécule.

La nouvelle approche implique deux chaînes polymères attachées à une structure centrale en forme d’anneau qui glissent le long d’un axe supportant la cargaison, libérant efficacement plusieurs molécules de cargaison en réponse à l’application de la force. Les scientifiques ont démontré la libération simultanée de jusqu'à cinq molécules avec la possibilité d'en libérer davantage, surmontant ainsi les limitations précédentes.

Cette avancée marque la première fois que les scientifiques sont capables de démontrer la capacité de libérer plus d'un composant, ce qui en fait l'un des systèmes de libération les plus efficaces à ce jour.

Les chercheurs montrent également la polyvalence du modèle en utilisant différents types de molécules, notamment des composés médicamenteux, des marqueurs fluorescents, des catalyseurs et des monomères, révélant ainsi le potentiel d'une multitude d'applications futures.

Pour l’avenir, les chercheurs visent à approfondir les applications d’auto-guérison, en explorant si deux types différents de molécules peuvent être libérées en même temps. Par exemple, l'intégration de monomères et de catalyseurs pourrait permettre la polymérisation sur le site du dommage, créant ainsi un système d'auto-guérison intégré au sein des matériaux.

Ils chercheront également à élargir le type de molécules pouvant être libérées.

Le professeur De Bo a déclaré :"Nous avons à peine effleuré la surface de ce que cette technologie peut réaliser. Les possibilités sont illimitées et nous sommes ravis d'explorer davantage."