Un groupe de chercheurs de l'Université Marshall et leurs collègues au Japon mènent des recherches qui pourraient conduire à de nouvelles façons de déplacer ou de positionner des molécules uniques - une étape nécessaire si l'homme espère un jour construire des machines moléculaires ou d'autres dispositifs capables de fonctionner à très petite échelle.

Dr Eric Blough, membre de l'équipe de recherche et professeur agrégé au Département des sciences biologiques de l'Université Marshall, a déclaré que son groupe a montré comment les bionanomoteurs peuvent être utilisés un jour pour déplacer et manipuler des molécules à l'échelle nanométrique.

Leurs recherches seront publiées dans le numéro du 5 février du journal de recherche Petit .

"Être capable de manipuler une seule molécule dans des conditions contrôlées est en fait un assez gros défi, " dit Blough. " Ce n'est pas tout à fait la même chose, mais imaginez essayer de ramasser une seule aiguille à coudre sur le sol avec une énorme pelle à vapeur, et le faire pour que vous ramassiez l'aiguille et rien d'autre. Ou, en d'autres termes, comment manipulez-vous quelque chose de très petit avec quelque chose de très grand ? Nous avons décidé d'essayer de contourner ce problème en voyant s'il était possible d'utiliser des molécules uniques pour déplacer d'autres molécules uniques. »

"Ce que nous essayons de reproduire en laboratoire est quelque chose que la nature fait depuis des millions d'années - les cellules utilisent des bionanomoteurs tout le temps pour déplacer les choses, " il a dit.

Blough décrit les bionanomoteurs comme de minuscules "machines" naturelles qui convertissent l'énergie chimique directement en travail mécanique. Un nanomètre vaut environ 1/100, 000 la largeur d'un cheveu humain. Un nanomoteur est de taille similaire et fonctionne à la plus petite des petites échelles.

"Nos muscles sont la preuve vivante de la façon dont les bionanomoteurs peuvent être exploités pour effectuer un travail utile, " il ajouta.

Dans le laboratoire, Blough et ses collègues ont utilisé la myosine - une protéine présente dans le muscle qui est responsable de la génération de la force de contraction musculaire - comme moteur, et l'actine, une autre protéine isolée du muscle, comme vecteur.

En utilisant une technique pour créer un motif de molécules de myosine actives sur une surface, ils ont montré comment une cargaison - ils utilisaient de petites billes - pouvait être attachée à des filaments d'actine et déplacée d'une partie de la surface à une autre. Pour améliorer le système, ils ont également utilisé des filaments d'actine qu'ils avaient regroupés.

"Quand nous avons commencé notre travail, nous avons remarqué que les filaments d'actine simples se déplaçaient de manière aléatoire, " a déclaré le Dr Hideyo Takatsuki, auteur principal de l'article de journal et stagiaire postdoctoral au laboratoire de Blough. « Pour pouvoir transporter efficacement quelque chose d'un point A à un point B, vous devez pouvoir contrôler le mouvement. Les filaments d'actine sont si flexibles qu'il est difficile de contrôler leur mouvement, mais nous avons constaté que si nous regroupions un tas d'eux ensemble, le mouvement des filaments était presque rectiligne."

En outre, l'équipe a également montré qu'elle pouvait utiliser la lumière pour contrôler le mouvement des filaments.

"Pour qu'un système de transport fonctionne efficacement, vous devez vraiment avoir la possibilité d'arrêter le transporteur pour ramasser du fret, ainsi que les moyens d'arrêter le transport lorsque vous arrivez à destination, " ajouta Takatsuki.

Pour contrôler le mouvement, ils ont choisi d'exploiter les propriétés chimiques d'une autre molécule appelée blebbistatine.

"La blebbistatine est un inhibiteur de la myosine et peut être allumée et éteinte par la lumière, " a déclaré Blough. "Nous avons découvert que nous pouvions arrêter et démarrer le mouvement en changeant la façon dont le système était éclairé."

Selon Blough, l'objectif à long terme des travaux de l'équipe est de développer une plate-forme pour le développement d'un large éventail d'applications de transport et de détection à l'échelle nanométrique dans le domaine biomédical.

"La promesse de la nanotechnologie est immense, " Il a dit. " Un jour, il pourrait être possible d'effectuer des tests de diagnostic en utilisant des quantités incroyablement petites d'échantillons qui peuvent être exécutés dans un laps de temps très court et avec un degré élevé de précision. Les implications pour l'amélioration de la santé humaine sont incroyables."

Blough a ajouté que bien que leur travail récent soit un pas en avant, il y a encore un long chemin à parcourir.

« Un certain nombre d'avancées supplémentaires sont nécessaires avant que les bionanomoteurs puissent être utilisés pour des applications de « laboratoire sur puce », " a-t-il dit. " C'est un problème difficile, mais c'est l'une des grandes choses à propos de la science :chaque jour est nouveau et intéressant."