L'ADN peut faire plus que diriger la façon dont nos corps sont fabriqués - il peut également diriger la composition de nombreux types de matériaux, selon une nouvelle étude du laboratoire national d'Argonne du département américain de l'Énergie.

Le chercheur d'Argonne Byeongdu Lee et ses collègues de la Northwestern University ont découvert que des brins d'ADN peuvent agir comme une sorte de "Velcro" nanoscopique qui lie différentes nanoparticules entre elles. « Il est généralement difficile de contrôler précisément l'assemblage de ces types de nanostructures, " Lee a dit. " En utilisant l'ADN, nous empruntons le pouvoir de la nature."

L'effet "Velcro" de l'ADN est provoqué par les "extrémités collantes" de la molécule, " qui sont des régions de nucléotides non appariés - les éléments constitutifs de l'ADN - qui sont susceptibles de se lier chimiquement à leurs partenaires de paires de bases, comme dans nos gènes. Lorsque des régions suffisamment similaires se touchent, les liaisons chimiques forment un réseau rigide. Les scientifiques et les ingénieurs pensent que ces nanostructures complexes ont le potentiel de former la base de nouveaux plastiques, l'électronique et les carburants.

En 2008, Lee et ses collègues ont attaché de l'ADN à des nanoparticules sphériques en or, en espérant contrôler la façon dont les particules s'arrangent en compact, cristaux ordonnés. Ce processus est appelé « emballage de nanoparticules, " et Lee croyait qu'en fixant de l'ADN aux nanoparticules, il pouvait contrôler la façon dont ils s'assemblaient. « Les matériaux qui sont emballés différemment - même s'ils sont fabriqués à partir de la même substance - se sont avérés présenter des propriétés physiques et chimiques radicalement différentes, " dit Lee.

Alors que l'expérience de 2008 a montré que l'ADN semblait contrôler cet exemple d'emballage de nanosphères, on ne savait pas si l'effet se produirait avec différentes géométries de nanoparticules. L'expérience la plus récente a examiné différentes formes de nanoparticules pour déterminer si leurs contours affectaient leur emballage.

Selon Lee, les nanoparticules sphériques de l'expérience précédente avaient tendance à s'organiser en l'un des deux types distincts de cristaux cubiques :un cube à face centrée (un simple cube avec des nanosphères à chaque sommet et d'autres situées au milieu de chaque face) ou un corps- cube centré (un cube simple avec une nanosphère supplémentaire située au milieu du cube lui-même). Le type de réseau formé par les nanoparticules a été déterminé par la manière dont les "extrémités collantes" attachées aux nanoparticules se sont associées.

Dans l'expérience la plus récente, la forme des particules a modifié la structure finale du matériau, mais seulement dans la mesure où cela modifiait la façon dont les "extrémités collantes" de l'ADN se sont attachées les unes aux autres. En réalité, l'étude a montré que les nanoparticules dodécaédriques (12 côtés) disposées dans une configuration cubique centrée sur le visage, tandis que les nanoparticules octaédriques (8 côtés) formaient des cubes centrés sur le corps, même lorsque les nanoparticules étaient attachées à des brins d'ADN identiques. « Nous pourrons peut-être fabriquer tous les types de structures de conditionnement de nanoparticules, mais la structure qui en résultera sera toujours celle qui maximise la quantité de liaison, " il a dit.

"La structure cubique à faces centrées est le moyen le plus compact pour les nanoparticules de s'organiser, tandis que le cube centré sur le corps est légèrement moins compact. La liaison à l'ADN est vraiment la vraie force contrôlant la construction du réseau, " il ajouta.