Inspiré par des protéines capables de reconnaître les microbes et débris dangereux, puis engloutir ce matériel pour s'en débarrasser, des scientifiques sur les polymères dirigés par Todd Emrick de l'Université du Massachusetts à Amherst ont développé de nouveaux transporteurs de gouttelettes stabilisés par polymère qui peuvent identifier et encapsuler des nanoparticules pour le transport dans une cellule, une sorte de service « pick up and drop off » qui représente la première traduction réussie de ce processus biologique dans un contexte de matériaux.

Comme l'explique Emrick, "Ces transporteurs agissent comme des taxis à nanoparticules. Ils trouvent des particules sur une surface, reconnaître leur composition, les ramasser et les déposer plus tard sur une autre surface. Le travail s'inspire de la machinerie biologique/biochimique très sophistiquée fonctionnant in vivo, trouvé par exemple dans le cas des ostéoclastes et des ostéoblastes qui travaillent à équilibrer la densité osseuse par le dépôt et l'épuisement du matériel. Nous avons reproduit cela avec des composants beaucoup plus simples :huile, l'eau et les polyoléfines." Les détails sont maintenant en ligne dans Avancées scientifiques .

Lui et ses collègues pensent qu'il s'agit de la première démonstration du transport ou de la relocalisation de nanoparticules de surface à surface, et suggèrent que "le développement de ces méthodes serait exceptionnellement utile en tant que technique non invasive pour transférer les propriétés des nanoparticules (chimiques, optique, magnétique ou électronique) d'un matériau à un autre.

Le processus est différent du nettoyage conventionnel, et les processus d'encapsulation et de libération de nanoparticules « représentent une voie potentielle vers des processus efficaces de transport et/ou de recyclage des matériaux, " ajoutent-ils.

Les auteurs affirment que "la conception de matériaux qui imitent la fonction complexe de la biologie est prometteuse pour traduire l'efficacité et la spécificité des processus cellulaires en simples, systèmes synthétiques intelligents." Les applications futures pourraient inclure la promotion de l'adhésion cellulaire, ce qui est nécessaire au maintien des structures multicellulaires, et l'administration de médicaments, par exemple.

Emrick dit que lui et ses co-auteurs d'UMass Amherst, dont Richard Bai, George Chang et Al Crosby ont cherché à adapter ces avancées d'inspiration biologique dans deux domaines :et des gouttelettes qui peuvent déposer des nanoparticules sur des régions endommagées de substrats pour des fonctions de réparation.

Leur système expérimental utilisait de l'hydroxyapatite, une structure riche en phosphate de calcium qui ressemble à la composition principale de l'os. Ils ont évalué l'efficacité du captage dans plusieurs conditions expérimentales et ont tenté d'établir la polyvalence du captage des nanoparticules en utilisant une variété de substrats inorganiques et plastiques. Les chercheurs ont découvert que le ramassage était médiocre sur certaines surfaces, suggérant que "la composition du substrat peut être exploitée pour ajuster l'étendue relative de la prise de nanoparticules".

Emrick souligne que le projet, soutenu par le Bureau des sciences fondamentales de l'énergie du Département de l'énergie des États-Unis, reflète également une méthode « efficace en atomes » pour le nettoyage et la réparation des matériaux. En raison de sa simplicité inhérente et de la conservation du matériel, L'efficacité atomique est un concept important dans l'approche de la « chimie verte » pour produire des produits.