(PhysOrg.com) -- Une nouvelle méthode pour créer des nanofibres à base de protéines, développé par des chercheurs de l'Institut polytechnique de l'Université de New York (NYU-Poly), promet d'améliorer considérablement les méthodes d'administration de médicaments pour le traitement des cancers, les troubles cardiaques et la maladie d'Alzheimer, ainsi que l'aide à la régénération des tissus humains, os et cartilage.

En outre, appliqué différemment, ce même développement pourrait ouvrir la voie à des microprocesseurs encore plus petits et plus puissants pour les futures générations d'ordinateurs et d'appareils électroniques grand public.

Les détails sont expliqués dans un article intitulé "Effects of Divalent Metals on Nanoscopic Fiber Formation and Small Molecule Recognition of Helical Proteins, " qui apparaît en ligne dans Matériaux fonctionnels avancés . Auteur Susheel K. Gunasekar, doctorant au département des sciences chimiques et biologiques de NYU-Poly, était le chercheur principal, et est un étudiant du co-auteur Jin Montclare, professeur assistant et responsable du laboratoire d'ingénierie des protéines et de conception moléculaire du département, où la recherche sous-jacente a été principalement menée. Les co-auteurs Luona Anjia, un étudiant diplômé, et le professeur Hiroshi Matsui, tous deux du Département de chimie et de biochimie du Hunter College (The City University of New York), où des recherches secondaires ont été menées.

Pourtant, tout cela n'a presque jamais émergé, dit le professeur Montclare, qui explique que c'est un pur "sérendipité" –– une observation fortuite faite par Gunasekar il y a deux ans –– qui a inspiré les recherches de l'équipe et conduit à ses découvertes importantes.

Lors d'une expérience qui consistait à étudier certaines protéines cylindriques dérivées de la protéine de la matrice oligomère du cartilage (COMP, trouvé principalement dans le cartilage humain), Gunasekar a remarqué qu'à des concentrations élevées, ces protéines hélicoïdales alpha enroulées se sont spontanément rassemblées et auto-assemblées en nanofibres. C'était un résultat surprenant, Montclare dit, parce que COMP n'était pas connu pour former des fibres du tout. "Nous étions vraiment excités, " se souvient-elle. " Nous avons donc décidé de faire une série d'expériences pour voir si nous pouvions contrôler la formation des fibres, et contrôler également sa liaison aux petites molécules, qui serait logé dans le cylindre de la protéine.

Les molécules de curcumine, un ingrédient de compléments alimentaires utilisés pour lutter contre la maladie d'Alzheimer, cancers et troubles cardiaques.

En ajoutant un ensemble d'acides aminés reconnaissant les métaux à la protéine coiled-coil, l'équipe NYU-Poly a réussi, constatant que les nanofibres modifient leurs formes lors de l'ajout de métaux tels que le zinc et le nickel à la protéine. De plus, l'ajout de zinc a enrichi les nanofibres, leur permettant de contenir plus de curcumine, tandis que l'ajout de nickel transformait les fibres en tapis agglomérés, déclencher la libération de la molécule médicamenteuse.

Prochain, Montclare dit, les chercheurs prévoient d'expérimenter la création d'échafaudages de nanofibres pouvant être utilisés pour induire la régénération des os et du cartilage (via la vitamine D incorporée) ou des cellules souches humaines (via la vitamine A incorporée).

Plus tard, il peut même être possible d'appliquer ce bio, méthode à base de protéines pour créer des nanofibres dans le monde des ordinateurs et de l'électronique grand public, Montclare dit –– produire des fils d'or à l'échelle nanométrique à utiliser comme circuits dans des puces informatiques en créant d'abord les nanofibres, puis en guidant ce métal vers elles.

Finalement, Montclare dit, les chercheurs souhaitent que les fruits de leur découverte –– comme les nanofibres thérapeutiques et les nanofils métalliques –– soient adoptés par les laboratoires pharmaceutiques et les fabricants de microprocesseurs.