L'équipe de recherche de Seon-ki Hong, professeur au Département de physique et de chimie de l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk (DGIST), a développé l'assemblage progressif sur une technologie de modèle chargé par un initiateur (PAINT) qui peut fabriquer localement plusieurs pigments organiques fonctionnels dans les zones souhaitées en copiant les processus naturels de formation de mélanine.

La mélanine, un pigment naturel, peut adhérer à diverses surfaces, quel que soit leur type, grâce à ses propriétés adhésives sous-marines élevées attribuées à de nombreux groupes fonctionnels catéchol, similaires aux protéines adhésives des moules. De nouveaux matériaux organiques multifonctionnels copiant ces propriétés uniques ont été récemment développés et largement appliqués dans divers domaines.

Cependant, au cours du processus de création de nouveaux éléments en intégrant de nouveaux matériaux organiques à divers groupes de matériaux, les chercheurs ont été confrontés à des défis lorsque des zones involontaires étaient recouvertes de matière organique en raison des propriétés adhésives qui constituent l'avantage unique de ces nouveaux matériaux organiques.

Pour surmonter ces défis, les chercheurs ont utilisé la photolithographie pour préciser l'emplacement du revêtement. Cependant, cette méthode présente des inconvénients, tels que l'implication de réactions complexes en plusieurs étapes et la nécessité d'utiliser des équipements coûteux.

Pour résoudre ces problèmes, l'équipe de recherche du professeur Hong a étudié les processus de formation de la mélanine naturelle et a découvert que l'activité catalytique du modèle protéique affecte de manière significative le processus de spécification de l'emplacement de formation du motif. Les résultats sont publiés dans la revue Nature Communications .

Sur la base des résultats analytiques, l’équipe a mené une expérience sur la réaction de synthèse de pigments organiques copiant le processus naturel de formation de mélanine. Les pigments organiques ont été produits en initiant la réaction de synthèse sur la surface initialement modifiée pour avoir une activité catalytique localisée.

L'équipe de recherche a confirmé que les pigments organiques ne s'étaient pas répandus dans les régions voisines grâce à leurs excellentes propriétés adhésives, et qu'ils adhéraient sélectivement et volontairement uniquement aux zones initiées pour former des motifs.

Les motifs de pigments organiques formés localement sur la surface présentaient de larges caractéristiques d'absorption optique dans les régions spectrales ultraviolette, visible et proche infrarouge, similaires à la mélanine naturelle. La lumière proche infrarouge absorbée était spontanément convertie en énergie thermique par le matériau et générait une chaleur localisée. L'équipe de recherche a vérifié que ces processus pouvaient être appliqués pour induire la mort cellulaire sélective à la surface ou pour piloter des actionneurs.

Le professeur Hong a déclaré :"La technologie PAINT que nous avons développée dans cette recherche est une technologie nouvelle qui peut appliquer de manière sélective des matériaux dotés de propriétés adhésives universelles uniquement sur les zones souhaitées."

Elle a ajouté :"Nous prévoyons que la technologie PAINT établira les bases du développement de nouveaux matériaux organiques de type mélanine appliquant les caractéristiques de la mélanine, telles qu'une excellente absorption optique, une activité de piégeage des espèces réactives de l'oxygène et une biocompatibilité."

Plus d'informations : Haejin Jeong et al, Fabrication spécifique au site d'un pigment de type mélanine par assemblage progressif spatialement confiné sur un modèle chargé par un initiateur, Nature Communications (2023). DOI :10.1038/s41467-023-38622-2

Informations sur le journal : Communications naturelles

Fourni par l'Institut des sciences et technologies de Daegu Gyeongbuk