Scientifiques, dont Geraldine Richmond, chimiste de l'Université de l'Oregon, avoir puisé de l'huile et de l'eau pour créer des échafaudages d'auto-assemblage, des protéines synthétiques appelées nanofeuillets peptoïdes qui imitent des mécanismes et des processus biologiques complexes.
L'accomplissement, détaillé cette semaine dans un article mis en ligne avant l'impression par le Actes de l'Académie nationale des sciences — devrait alimenter une conception alternative des nanofeuillets peptoïdes bidimensionnels qui peuvent être utilisés dans un large éventail d'applications. Parmi eux pourraient figurer des capteurs chimiques et des séparateurs améliorés, et plus sûr, véhicules de distribution de médicaments plus efficaces.
Le co-auteur de l'étude, Ronald Zuckermann, de la Molecular Foundry du Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL), a développé pour la première fois ces nanofeuillets ultraminces en 2010 en utilisant une combinaison air-eau.
« Nous pensons souvent que le pétrole sur l'eau est mauvais pour l'environnement lorsque, En réalité, mon groupe au cours des 20 dernières années a étudié les propriétés uniques de la jonction entre l'eau et l'huile en tant qu'endroit intéressant pour les molécules à assembler de manière unique, y compris pour les savons et les dispersants d'huile, " dit Richmond, qui détient une chaise présidentielle UO. "Cette étude montre qu'il s'agit également d'une plate-forme unique pour la fabrication de nanofeuilles."
Les auteurs principaux du projet étaient Ellen J. Robertson, un doctorant au laboratoire de Richmond au moment de la recherche, et Gloria K. Oliver, chercheur postdoctoral au LBNL. Robertson est maintenant chercheur postdoctoral au LBNL.
Les travaux du laboratoire de Richmond ont permis d'identifier le mécanisme derrière la formation des nanofeuillets à une interface huile-eau.
Les nanofeuillets peptoïdes sont parmi les cristaux organiques flottants les plus grands et les plus minces jamais fabriqués, avec un équivalent surface-épaisseur d'une feuille de plastique recouvrant un terrain de football. Les nanofeuillets peptoïdes peuvent être conçus pour remplir une grande variété de fonctions. Crédit :Berkeley Lab
"L'assemblage supramoléculaire à une interface huile-eau est un moyen efficace de produire des nanomatériaux 2D à partir de peptoïdes car cette interface aide à pré-organiser les chaînes peptoïdes pour faciliter leur auto-interaction, " dit Zuckermann, un scientifique principal à la fonderie moléculaire de LBNL dans un communiqué de presse. "Cette compréhension accrue du mécanisme d'assemblage peptoïde devrait nous permettre de passer à l'échelle pour produire de grandes quantités, ou à la baisse, en utilisant la microfluidique, pour cribler de nombreuses nanofeuilles différentes pour de nouvelles fonctions."
Zuckermann et Richmond sont les auteurs correspondants de l'article. Les co-auteurs supplémentaires sont Menglu Qian et Caroline Proulx, tous deux de LBNL.
Comme les protéines naturelles, les protéines synthétiques se replient et se conforment à des structures qui leur permettent de remplir des fonctions spécifiques. Dans ses travaux antérieurs, L'équipe de Zuckermann à la fonderie moléculaire de LBNL a découvert une technique pour synthétiser des peptoïdes en feuilles de quelques nanomètres d'épaisseur mais jusqu'à 100 micromètres de longueur. Ce sont parmi les cristaux organiques flottants les plus gros et les plus minces jamais fabriqués, avec un équivalent surface-épaisseur d'une feuille de plastique recouvrant un terrain de football.
« Les propriétés des nanofeuillets peptoïdes peuvent être adaptées avec une grande précision, " Zuckermann dit, « et puisque les peptoïdes sont moins vulnérables à la dégradation chimique ou métabolique que les protéines, ils constituent une plate-forme très prometteuse pour l'auto-assemblage de nanomatériaux bio-inspirés."
Pour créer la nouvelle version des nanofeuillets, l'équipe de recherche a utilisé la spectroscopie de fréquence de somme vibrationnelle pour sonder les interactions moléculaires entre les peptoïdes lorsqu'ils s'assemblent à l'interface huile-eau. Les travaux ont montré que les polymères peptoïdes adsorbés à l'interface sont hautement ordonnés d'une manière influencée par les interactions entre molécules voisines.
La substitution de l'huile à la place de l'air crée une multitude de nouvelles opportunités pour l'ingénierie et la production de nanofeuillets peptoïdes, les chercheurs ont dit. La phase huileuse, par exemple, pourrait contenir des réactifs chimiques, servir à minimiser l'évaporation de la phase aqueuse ou permettre la production microfluidique.
