Une étude, auquel a participé le groupe Membrane Nanomechanics dirigé par le professeur Ikerbasque Dr. Vadim Frolov à l'Unité de Biophysique de l'Université du Pays Basque, suggère que les nanotubes de carbone à paroi unique pourraient être utilisés comme échafaudage universel pour aider à reproduire les propriétés des canaux membranaires cellulaires. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la prestigieuse revue La nature .
Les membranes biologiques définissent l'architecture fonctionnelle des systèmes vivants :elles sont sélectivement perméables, maintenir l'identité chimique des cellules et des organites intracellulaires, et réglementer l'échange de matériel entre eux. Pour contrôler le transport des ions et des petites molécules à travers les membranes cellulaires, des protéines hautement spécialisées qui transportent ces molécules à travers la membrane sont utilisées. Les progrès récents de la nanotechnologie et de la nanofabrication ont permis de synthétiser et de fabriquer des composés artificiels destinés à remplir les fonctions de canaux et de transporteurs transmembranaires. Le comportement de ces composés artificiels est de plus en plus proche de celui de leurs prototypes cellulaires, en d'autres termes, ils ont des caractéristiques de plus en plus proches :sélectivité moléculaire, ciblage membranaire et efficacité de transport. Cependant, créer un universel, prototype polyvalent pour fabriquer des canaux avec des propriétés de transport spécifiques reste un défi.
L'étude, qui a eu la participation du groupe du Dr Vadim Frolov, Enseignant-chercheur Ikerbasque à l'Unité de Biophysique de l'UPV/EHU, et dirigé par le Dr Alex Noy des Lawrence Livermore National Laboratories (États-Unis), suggère que les nanotubes de carbone à paroi unique (CNT) peuvent être utilisés comme cadre avec des propriétés d'affinité et de transport similaires à celles des canaux protéiques. Les nanotubes sont des transporteurs très efficaces car leur diamètre étroit (environ 1 nm) et leur intérieur hydrophobe sont très similaires à la conception structurelle générale de ces protéines.
Les chercheurs impliqués dans l'étude ont découvert que les NTC ultracourts recouverts de molécules lipidiques forment des canaux dans les membranes artificielles ainsi que dans les membranes cellulaires vivantes. Ces structures restent stables en solution et s'insèrent spontanément dans les membranes. De même, les chercheurs ont vu que les NTC insérés dans une membrane contiennent des propriétés de transport comparables à celles des petits canaux ioniques. De plus, ils ont découvert que ces NTC sont capables de transporter l'ADN.
Un avenir prometteur
Comme Frolov conclut, les mécanismes de transport transmembranaire au moyen de NTC ultracourts nécessitent des recherches plus poussées, le projet de collaboration entre les groupes du Lawrence Livermore National Laboratories et l'UPV/EHU n'est donc pas encore terminé. Les scientifiques espèrent qu'au moyen de modifications chimiques sophistiquées, l'optimisation des processus de production, et l'utilisation d'autres approches de nanofabrication peut réussir à produire des canaux ioniques entièrement fonctionnels basés sur des NTC ultracourts.
