Un revêtement spécial sur les nanotunnels de l'antenne d'un papillon à soie est l'inspiration pour une couche huileuse similaire sur les nanopores synthétiques, petits appareils de mesure. Des chercheurs de l'Université du Michigan ont dirigé le développement de cette technologie améliorée, et ils l'utilisent pour acquérir de nouvelles connaissances sur la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies neurodégénératives similaires. Crédit :Chris Burke
En imitant la structure de l'antenne du papillon à soie, Des chercheurs de l'Université du Michigan ont dirigé le développement d'un meilleur nanopore --- un petit outil en forme de tunnel qui pourrait faire progresser la compréhension d'une classe de maladies neurodégénératives qui comprend la maladie d'Alzheimer.
Un article sur le travail vient d'être publié en ligne dans Nature Nanotechnologie . Ce projet est dirigé par Michael Mayer, professeur agrégé dans les départements U-M de génie biomédical et de génie chimique. Collaborent également avec Jerry Yang, professeur agrégé à l'Université de Californie, San Diego et Jiali Li, professeur agrégé à l'Université de l'Arkansas.
Les nanopores --- essentiellement des trous percés dans une puce de silicium --- sont de minuscules dispositifs de mesure qui permettent l'étude de molécules ou de protéines uniques. Même les meilleurs nanopores d'aujourd'hui se bouchent facilement, la technologie n'a donc pas été largement adoptée en laboratoire. Les versions améliorées devraient être des aubaines majeures pour plus de rapidité, le séquençage de l'ADN et l'analyse des protéines moins chers.
L'équipe a conçu un revêtement huileux qui piège et transporte en douceur les molécules d'intérêt à travers les nanopores. Le revêtement permet également aux chercheurs d'ajuster la taille du pore avec une précision proche de l'atome.
Un nouveau revêtement huileux qui améliore la fonctionnalité des nanopores a été inspiré par une couche similaire dans l'antenne du papillon de la soie. Les nanopores sont des appareils de mesure qui permettent l'étude de molécules ou de protéines individuelles. Crédit :Chris Burke
"Ce que cela nous donne, c'est un outil amélioré pour caractériser les biomolécules, " a déclaré Mayer. " Cela nous permet de comprendre leur taille, charger, forme, concentration et la vitesse à laquelle ils s'assemblent. Cela pourrait éventuellement nous aider à diagnostiquer et à comprendre ce qui ne va pas dans une catégorie de maladie neurodégénérative qui comprend la maladie de Parkinson, Huntington et Alzheimer."
La "bicouche lipidique fluide" de Mayer ressemble à un revêtement sur l'antenne du papillon de la soie mâle qui l'aide à sentir les papillons femelles à proximité. Le revêtement attrape les molécules de phéromone dans l'air et les transporte à travers des nanotunnels dans l'exosquelette jusqu'aux cellules nerveuses qui envoient un message au cerveau de l'insecte.
"Ces phéromones sont lipophiles. Elles aiment se lier aux lipides, ou des matières grasses. Ainsi, ils sont piégés et concentrés à la surface de cette couche lipidique dans la teigne de la soie. La couche graisse le mouvement des phéromones à l'endroit où elles doivent être. Notre nouveau revêtement a le même objectif, ", a déclaré Mayer.
L'une des principales pistes de recherche de Mayer est d'étudier des protéines appelées peptides bêta-amyloïdes qui sont censés se coaguler en fibres qui affectent le cerveau dans la maladie d'Alzheimer. Il s'intéresse à l'étude de la taille et de la forme de ces fibres et de leur formation.
« Les techniques existantes ne permettent pas de très bien suivre le processus. Nous voulions voir l'agglutination de ces peptides à l'aide de nanopores, mais à chaque fois que nous l'avons essayé, les pores obstrués, " Mayer a dit. " Ensuite, nous avons fait ce revêtement, et maintenant notre idée fonctionne."
C'est un gros plan d'un nanotunnel dans l'antenne d'un papillon de la soie. Les phéromones voyagent dans ces tunnels, dire au papillon mâle qu'une femelle est à proximité. Crédit :Chris Burke
Pour utiliser des nanopores dans des expériences, les chercheurs placent la puce perforée entre deux chambres d'eau salée. Ils déposent les molécules d'intérêt dans l'une des chambres et envoient un courant électrique à travers le pore. Au fur et à mesure que chaque molécule ou protéine traverse le pore, il modifie la résistance électrique du pore. La quantité de changement observé donne aux chercheurs des informations précieuses sur la taille de la molécule, charge électrique et forme.
En raison de leur faible encombrement et de leur faible consommation d'énergie, les nanopores pourraient également être utilisés pour détecter des agents de guerre biologique.
Un point culminant de la recherche sur ce travail paraîtra dans un prochain numéro de Nature. L'article s'intitule "Contrôler la translocation des protéines à travers des nanopores avec des parois fluides bio-inspirées".
