Le graphène apparaît comme une nouvelle surface polyvalente pour assembler des membranes cellulaires modèles imitant celles du corps humain, avec un potentiel d'applications dans les capteurs pour comprendre les processus biologiques, détection des maladies et dépistage des médicaments.

Écrire dans Communication Nature , chercheurs de l'Université de Manchester dirigés par le Dr Aravind Vijayaraghavan, et le Dr Michael Hirtz du Karlsruhe Institute of Technology (KIT), ont démontré que les membranes peuvent être directement « écrites » sur une surface de graphène en utilisant une technique connue sous le nom de Lipid Dip-Pen Nanolithography (L-DPN).

Le corps humain contient 100 000 milliards de cellules, dont chacun est enveloppé dans une membrane cellulaire qui est essentiellement une membrane bicouche phospholipidique. Ces membranes cellulaires contiennent une pléthore de protéines, canaux ioniques et autres molécules qui y sont incrustées, chacun remplissant des fonctions vitales.

C'est essentiel, donc, étudier et comprendre ces systèmes, permettant ainsi leur application dans des domaines tels que la biodétection, la biocatalyse et l'administration de médicaments. Considérant qu'il est difficile d'y parvenir en étudiant des cellules vivantes à l'intérieur du corps humain, les scientifiques ont développé des membranes cellulaires modèles sur des surfaces extérieures au corps, étudier les systèmes et les processus dans des conditions plus commodes et accessibles.

L'équipe du Dr Vijayaraghavan à Manchester et leurs collaborateurs du KIT ont montré que le graphène est une nouvelle surface passionnante sur laquelle assembler ces membranes modèles, et apporte de nombreux avantages par rapport aux surfaces existantes.

Le Dr Vijayaraghavan a déclaré :« Premièrement, les lipides se répandent uniformément sur le graphène pour former des membranes de haute qualité. Le graphène a des propriétés électroniques uniques; c'est un semi-métal à conductivité réglable.

"Lorsque les lipides contiennent des sites de liaison tels que l'enzyme appelée biotine, nous montrons qu'il se lie activement à une protéine appelée streptavidine. Aussi, quand on utilise des lipides chargés, il y a un transfert de charge des lipides vers le graphène qui modifie le niveau de dopage du graphène. Tous ces éléments peuvent être exploités pour produire de nouveaux types de biocapteurs à base de graphène/lipides. »

Le Dr Michael Hirtz (KIT) explique la technique L-DPN :« La technique utilise une pointe très pointue avec un sommet de l'ordre de plusieurs nanomètres comme moyen d'écrire des membranes lipidiques sur des surfaces d'une manière similaire à celle d'une plume d'oie. à l'encre sur papier.La petite taille de la pointe et la précision de la machine qui la contrôle permet bien sûr de réaliser des motifs beaucoup plus petits, plus petit que les cellules, et même jusqu'à l'échelle nanométrique."

"En utilisant des matrices de ces conseils, plusieurs mélanges différents de lipides peuvent être écrits en parallèle, permettant des modèles de taille sous-cellulaire avec une composition chimique diversifiée."