Les chimistes bricolent depuis longtemps les rotaxanes. Le nom, dérivé du grec, signifie essentiellement "essieu de roue" - et non sans raison.

Car une molécule de rotaxane est constituée essentiellement d'un axe et d'un anneau, ou cerceau, enfilé dessus. Pour éviter que l'arceau ne glisse de l'axe, des "bouchons" volumineux sont placés à chaque extrémité. Ces, à son tour, se composent d'anneaux entrelacés. L'ensemble de la construction ressemble plutôt à un haltère avec un cerceau autour de sa poignée (voir schéma).

Tous les rotaxanes d'ADN précédents sont des produits de la chimie organique. Ils sont également beaucoup plus petits et présentent donc des marges de mouvement mécanique plus courtes à l'échelle nanométrique. De plus, la nouvelle alternative DNA peut facilement être équipée de fonctions supplémentaires, afin que des systèmes mécaniques sophistiqués puissent être développés rapidement.

Pour construire les nouveaux rotaxanes, l'équipe de recherche autour du Dr Damian Ackermann et du professeur Michael Famulok du Life &Medical Sciences (LIMES) Institute de l'Université de Bonn a utilisé un matériau qui est normalement connu pour constituer les éléments constitutifs de la vie elle-même :l'ADN. Mais les chercheurs ne s'intéressent pas principalement à la fonction de l'ADN en tant que vecteur génétique. Plutôt, leur centre d'intérêt réside dans l'utilisation des principes d'appariement de bases d'ADN double brin pour la construction d'architectures sophistiquées à l'échelle nanométrique. La double hélice forme un échafaudage très stable. De plus, une partie d'un brin peut être retirée à n'importe quelle position choisie pour servir de point de connexion pour d'autres composants d'une nanomachine. " La spécificité des brins individuels rend l'ADN très approprié. Il nous offre beaucoup de possibilités, " explique Damian Ackermann. " L'ADN est comme une brique Lego, C'est le matériau idéal pour la nano-architecture, " ajoute le professeur Famulok.

Les biochimistes de Bonn ont créé un tout nouveau type de rotaxane. Il forme une unité mécanique stable, avec un cerceau intérieur en mouvement libre. Beaucoup de choses peuvent être faites avec cette roue. "Nous envisageons pas mal de choses, " explique le professeur Famulok. " Notre objectif initial est de construire des systèmes dans lesquels le mouvement peut être contrôlé au niveau nano. L'essieu et les roues sont maintenant disponibles, et nous avons quelques idées sur la façon de faire tourner les roues. » Ces nanomoteurs pourraient alors également être combinés avec d'autres systèmes biologiques, comme les protéines.

Les chercheurs réalisent maintenant que, avec leurs ADN rotaxanes, ils ont jeté les bases du développement de toutes sortes de systèmes nanomécaniques différents basés sur un ADN double brin mécaniquement imbriqué. Il reste ouvert ce qui émergera finalement de ces efforts, mais la percée importante a été faite. "Ce qui compte, c'est que nous avons maintenant un ensemble de nouveaux composants avec lesquels nous pouvons construire des choses qui étaient auparavant impossibles, " dit Ackermann :" Les limites de notre imagination ont, en un sens, été poussé un peu plus loin."