Des scientifiques de l'Université de Leeds ont fait un pas en avant crucial dans la bio-nanotechnologie, un domaine qui utilise la biologie pour développer de nouveaux outils pour la science, technologie et médecine.

La nouvelle étude, publié aujourd'hui en version imprimée dans la revue Lettres nano , démontre comment des « membranes lipidiques » stables – la fine « peau » qui entoure toutes les cellules biologiques – peuvent être appliquées sur des surfaces synthétiques.

Surtout, la nouvelle technique peut utiliser ces membranes lipidiques pour « dessiner » - semblable à les utiliser comme une encre biologique - avec une résolution de 6 nanomètres (6 milliardièmes de mètre), ce qui est beaucoup plus petit que ce que les scientifiques pensaient auparavant possible.

"Ceci est plus petit que les éléments actifs des puces de silicium les plus avancées et promet la capacité de positionner des molécules biologiques fonctionnelles - telles que celles impliquées dans le goût, sentir, et d'autres rôles sensoriels - avec une grande précision, créer de nouveaux dispositifs bioélectroniques hybrides, " a déclaré le professeur Steve Evans, de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Leeds et co-auteur de l'article.

Dans l'étude, les chercheurs ont utilisé ce qu'on appelle la microscopie à force atomique (AFM), qui est un processus d'imagerie qui a une résolution de seulement une fraction de nanomètre et fonctionne en balayant un objet avec une minuscule sonde mécanique. AFM, cependant, est plus qu'un simple outil d'imagerie et peut être utilisé pour manipuler des matériaux afin de créer des nanostructures et de « dessiner » des substances sur des régions de taille nanométrique. Cette dernière est appelée « nanolithographie » et était la technique utilisée par le professeur Evans et son équipe dans cette recherche.

La capacité à « écrire » et à « positionner » de manière contrôlée des fragments de membrane lipidique avec une précision aussi élevée a été obtenue par M. George Heath, un doctorant de l'École de physique et d'astronomie de l'Université de Leeds et l'auteur principal du document de recherche.

M. Heath a déclaré:"La méthode ressemble beaucoup à l'encrage d'un stylo. Cependant, au lieu d'écrire à l'encre fluide, nous laissons d'abord les molécules lipidiques – l'encre – sécher sur la pointe. Cela nous permet ensuite d'écrire sous l'eau, qui est le milieu naturel des membranes lipidiques. Précédemment, d'autres équipes de recherche se sont focalisées sur l'écriture avec des lipides dans l'air et n'ont pu atteindre qu'une résolution du micron, ce qui est mille fois plus grand que ce que nous avons démontré."

La recherche est d'une importance fondamentale pour aider les scientifiques à comprendre la structure des protéines présentes dans les membranes lipidiques, appelées «protéines membranaires». Ces protéines agissent pour contrôler ce qui peut entrer dans nos cellules, pour éliminer les matériaux indésirables, et une variété d'autres fonctions importantes.

Par exemple, nous sentons des choses à cause de protéines membranaires appelées «récepteurs olfactifs», qui convertissent la détection de petites molécules en signaux électriques pour stimuler notre odorat. Et de nombreux médicaments agissent en ciblant des protéines membranaires spécifiques.

"Actuellement, les scientifiques ne connaissent que la structure d'une petite poignée de protéines membranaires. Nos recherches ouvrent la voie à la compréhension de la structure de milliers de types différents de protéines membranaires pour permettre le développement de nombreux nouveaux médicaments et pour aider à notre compréhension d'une gamme de maladies, " expliqua le professeur Evans.

Outre les applications biologiques, ce domaine de recherche pourrait révolutionner la production d'énergie renouvelable.

Travaillant en collaboration avec des chercheurs de l'Université de Sheffield, Le professeur Evans et son équipe disposent de toutes les protéines membranaires nécessaires pour construire une imitation parfaitement fonctionnelle de la façon dont les plantes captent la lumière du soleil. Finalement, les chercheurs pourront échanger arbitrairement les unités biologiques et les remplacer par des composants synthétiques pour créer une nouvelle génération de cellules solaires.

Le professeur Evans conclut :« Cela fait partie du domaine émergent de la biologie synthétique, où les principes d'ingénierie sont appliqués aux parties biologiques - que ce soit pour la capture d'énergie, ou pour créer des nez artificiels pour la détection précoce d'une maladie ou simplement pour vous avertir que le lait dans votre réfrigérateur s'est éteint.

"Les possibilités sont infinies."