Les nanoparticules d'or ont une optique inhabituelle, propriétés électroniques et chimiques, que les scientifiques cherchent à utiliser dans une gamme de nouvelles technologies, de la nanoélectronique aux traitements contre le cancer.

Certaines des propriétés les plus intéressantes des nanoparticules émergent lorsqu'elles sont rapprochées, soit en amas de quelques particules seulement, soit en cristaux composés de millions d'entre elles. Pourtant, les particules qui ne mesurent que des millionièmes de pouce sont trop petites pour être manipulées par des outils de laboratoire conventionnels, un défi majeur a donc été de trouver des moyens d'assembler ces morceaux d'or tout en contrôlant la forme tridimensionnelle de leur disposition.

Une approche que les chercheurs ont développée a été d'utiliser de minuscules structures faites de brins synthétiques d'ADN pour aider à organiser les nanoparticules. Étant donné que les brins d'ADN sont programmés pour s'apparier avec d'autres brins dans certains modèles, les scientifiques ont attaché des brins individuels d'ADN à des surfaces de particules d'or pour créer une variété d'assemblages. Mais ces nanostructures hybrides or-ADN sont complexes et coûteuses à générer, limitant leur potentiel d'utilisation dans des matériaux pratiques. Le processus est similaire, en un sens, à produire des livres à la main.

Entrez l'équivalent nanoparticulaire de la presse à imprimer. C'est efficace, réutilisable et contient plus d'informations qu'auparavant. Dans les résultats rapportés en ligne dans Chimie de la nature , des chercheurs du Département de chimie de McGill décrivent une procédure pour créer une structure d'ADN avec un motif spécifique de brins qui en sortent; à la fin de chaque brin se trouve un "patch collant" chimique. Lorsqu'une nanoparticule d'or est mise en contact avec la nanostructure d'ADN, ça colle aux patchs. Les scientifiques dissolvent ensuite l'assemblage dans de l'eau distillée, séparer la nanostructure d'ADN en ses brins constitutifs et laisser l'empreinte d'ADN sur la nanoparticule d'or. (Voir illustration.)

"Ces nanoparticules d'or codées sont sans précédent dans leur contenu informatif, " dit l'auteur principal Hanadi Sleiman, titulaire de la Chaire de recherche du Canada en nanosciences de l'ADN. "Les nanostructures d'ADN, pour leur part, peut être réutilisé, un peu comme des timbres dans une vieille presse à imprimer.

Du vitrail à l'optoélectronique

Certaines propriétés des nanoparticules d'or sont reconnues depuis des siècles. Les artisans médiévaux ont ajouté du chlorure d'or au verre fondu pour créer la couleur rouge rubis des vitraux - le résultat, comme les chimistes l'ont compris bien plus tard, des propriétés de diffusion de la lumière des minuscules particules d'or.

Maintenant, les chercheurs de McGill espèrent que leur nouvelle technique de production ouvrira la voie à l'utilisation de nanoparticules codées par ADN dans une gamme de technologies de pointe. Le premier auteur, Thomas Edwardson, dit que la prochaine étape pour le laboratoire sera d'étudier les propriétés des structures fabriquées à partir de ces nouveaux blocs de construction. "De la même manière que les atomes se combinent pour former des molécules complexes, les particules d'or d'ADN à motifs peuvent se connecter à des particules voisines pour former des assemblages de nanoparticules bien définis."

Ceux-ci pourraient être utilisés dans des domaines tels que les nanodispositifs optoélectroniques et les sciences biomédicales, disent les chercheurs. Les motifs des brins d'ADN pourraient, par exemple, être conçu pour cibler des protéines spécifiques sur les cellules cancéreuses, et ainsi servir à détecter le cancer ou à détruire sélectivement les cellules cancéreuses.