Un scientifique du Dartmouth College et ses collaborateurs ont créé une protéine artificielle qui organise de nouveaux matériaux à l'échelle nanométrique.

"Il s'agit d'une étude de preuve de principe démontrant que les protéines peuvent être utilisées comme des véhicules efficaces pour organiser les nano-matériaux par conception, " dit l'auteur principal Gevorg Grigoryan, professeur adjoint d'informatique à Dartmouth. "Si nous apprenons à faire cela de manière plus générale - l'auto-assemblage programmable de blocs de construction moléculaires organisés avec précision - cela conduira à une gamme de nouveaux matériaux vers une multitude d'applications, de la médecine à l'énergie."

L'étude paraît dans la revue en Communication Nature .

Selon la National Nanotechnology Initiative des États-Unis, les scientifiques et les ingénieurs trouvent une grande variété de façons de fabriquer délibérément des matériaux à l'échelle nanométrique - ou au niveau atomique et moléculaire - pour tirer parti de leurs propriétés améliorées telles qu'une résistance plus élevée, Poids plus léger, un contrôle accru du spectre lumineux et une plus grande réactivité chimique que leurs homologues à plus grande échelle.

Les protéines sont des molécules "intelligentes", codé par nos gènes, qui organisent et orchestrent essentiellement tous les processus moléculaires dans nos cellules. L'objectif de la nouvelle étude était de créer une protéine artificielle qui s'auto-organiserait en un nouveau matériau - un réseau atomiquement périodique de molécules de fullerène de buckminster. Le fullerène de Buckminster (buckyball en abrégé) est une molécule semblable à une sphère composée de 60 atomes de carbone en forme de ballon de football. Les Buckyballs ont un éventail de propriétés inhabituelles, qui enthousiasment les scientifiques depuis plusieurs décennies en raison de leurs applications potentielles. Les Buckyballs sont actuellement utilisés en nanotechnologie en raison de leur haute résistance à la chaleur et de leur supraconductivité électrique, mais la molécule est difficile à organiser de la manière souhaitée, ce qui entrave son utilisation dans le développement de nouveaux matériaux.

Dans leurs nouvelles recherches, Grigoryan et ses collègues montrent que leur protéine artificielle interagit avec le buckyball et l'organise effectivement en un réseau. Plus loin, ils ont déterminé la structure tridimensionnelle de ce réseau, qui représente la toute première vue atomistique d'un complexe protéine/buckyball.

"Apprendre à concevoir l'auto-assemblage permettrait l'organisation précise des molécules par conception pour créer de la matière avec des propriétés sur mesure, " dit Grigoryan. " Dans cette recherche, nous démontrons que les protéines peuvent diriger l'auto-assemblage du buckminsterfullerène en superstructures ordonnées. Plus loin, passionnant, nous avons observé que ce réseau protéine/buckyball conduit l'électricité, quelque chose que le réseau de protéines seules ne fait pas. Ainsi, nous commençons à voir émerger des comportements matériels qui peuvent découler de la combinaison des propriétés fascinantes du buckyball et des capacités des protéines à organiser la matière à l'échelle atomique. Pris ensemble, nos découvertes suggèrent un nouveau moyen d'organiser les molécules de fullerène dans une riche variété de réseaux pour générer de nouvelles propriétés par conception."