Les fibres protéiques se trouvent pratiquement partout dans la nature, y compris en soie d'araignée, bois, les espaces entre les cellules tissulaires, dans les tendons, ou comme scellant naturel pour les petites plaies. Ces nanofibres protéiques ont des propriétés exceptionnelles telles qu'une grande stabilité, biodégradabilité, et effets antibactériens. Créer artificiellement ces fibres n'est pas facile, encore moins leur assigner des fonctions spécifiques. Ces questions sont discutées par des scientifiques des matériaux de l'Université Friedrich Schiller d'Iéna (Allemagne) dans le dernier numéro de ACS Nano .

« Les fibres protéiques sont constituées de plusieurs macromolécules protéiques naturelles, " explique le professeur Klaus D. Jandt de l'Institut de recherche sur les matériaux Otto Schott de l'Université d'Iéna. " La nature construit ces nanomatériaux par le biais de processus d'auto-assemblage. " Il est assez difficile de reproduire des fibres naturelles dans des conditions de laboratoire. Jandt et son équipe ont, dans les années récentes, créé des nanofibres de protéines à partir des protéines naturelles fibrinogène et fibronectine et contrôlé leur taille et leur structure linéaire ou ramifiée.

Les chercheurs du groupe du professeur Jandt ont ensuite cherché à prédéfinir des propriétés spécifiques des nanofibres protéiques pour une utilisation ultérieure en tant que composants dans des biocapteurs, particules de livraison de médicament, sondes optiques ou ciments osseux. Pour faire ça, ils ont cherché à combiner deux protéines dans une nanofibre protéique auto-assemblante afin de créer de nouvelles propriétés. Ils ont utilisé avec succès la protéine albumine, qui est responsable de la pression osmotique dans le sang, et l'hémoglobine, la protéine du pigment sanguin rouge facilitant le transport de l'oxygène dans le sang. Les scientifiques ont dissous ces deux protéines dans de l'éthanol, puis les ont chauffées à 65 °C. Sur plusieurs étapes intermédiaires, cela a abouti à la formation apparemment autonome de nouvelles nanofibres de protéines hybrides contenant les deux protéines pour la toute première fois. Cela implique une soi-disant "poignée de main" entre les deux protéines, ce qui signifie que des sections similaires des deux se combinent pour former une fibre.

« Prouver que ces nouvelles nanofibres de protéines hybrides contiennent les deux protéines n'a pas été facile, comme les nouvelles fibres sont si petites qu'il n'y a pratiquement aucune méthode de microscopie capable d'en voir les détails, " dit Klaus Jandt.

Le professeur Volker Deckert et son équipe ont trouvé des signaux optiques dans les nouvelles nanofibres hybrides qui sont typiques de l'albumine et de l'hémoglobine en utilisant la spectroscopie Raman à pointe (TERS). « L'extrême sensibilité de la méthode nous a permis d'identifier les différentes protéines même sans marqueurs particuliers, et a également permis leur classification sans ambiguïté en étroite collaboration avec les collègues du professeur Jandt, " dit le professeur Deckert du Leibniz-IPHT à Iéna.

Les fibres innovantes peuvent être utilisées pour la construction ciblée de nouveaux, des structures plus grandes avec des propriétés souhaitées qui étaient auparavant impossibles à obtenir. Les réseaux des nouvelles nanofibres pourraient être utilisés comme nouveau matériau pour la régénération des os et du cartilage à l'avenir, par exemple. Le professeur Jandt dit :"Cela a ouvert la porte à une toute nouvelle génération de matériaux fonctionnels pour l'ingénierie médicale, nanoélectronique, sensorielle, ou optique, tous basés sur des substances naturelles et des principes de construction. Ces principes biomimétiques auront un effet décisif sur les matériaux du futur. » Les scientifiques d'Iéna sont convaincus que cette nouvelle approche d'auto-organisation peut également être transférée avec succès à d'autres protéines tant qu'elles présentent des séquences d'acides aminés identiques dans certaines parties.