Une fois sur le territoire de la science-fiction, les "nanobots" sont plus près que jamais de devenir une réalité, avec des applications possibles en médecine, fabrication, robotique et fluidique. Aujourd'hui, les scientifiques rapportent des progrès dans le développement des minuscules machines :ils ont fabriqué des pompes nanobots qui détruisent les agents neurotoxiques, tout en administrant simultanément un antidote.

Les chercheurs présenteront leurs résultats aujourd'hui lors de la 256e réunion et exposition nationale de l'American Chemical Society (ACS).

Selon Ayusman Sen, Doctorat., le chercheur principal du projet, cette étude est née d'une recherche plus générale visant à fabriquer des nanobots à partir d'enzymes. "Nous avons cherché comment convertir l'énergie chimique en mouvement, " dit-il. " Nous utilisons l'énergie générée par les réactions catalytiques pour provoquer le mouvement des enzymes. "

Pour fabriquer ses nanobots, Sen et son groupe de la Pennsylvania State University ont utilisé des enzymes trouvées dans la nature. Ce sont des protéines qui aident des réactions chimiques spécifiques à se produire, transformer un réactif (matière première) en un produit.

La prise de conscience que les enzymes peuvent se déplacer lors de la catalyse d'une réaction est une découverte relativement nouvelle. Précédemment, les scientifiques pensaient que ces protéines dérivaient dans le cytoplasme de la cellule par diffusion passive, rencontrer leurs réactifs et d'autres enzymes par des interactions plus ou moins fortuites. Cependant, Sen et d'autres ont récemment montré que lorsque les enzymes catalysent une réaction, ils bougent. Les chercheurs ne savent toujours pas comment ce mouvement se produit, mais cela implique probablement un changement dans la forme de l'enzyme lors de la catalyse. Le groupe de Sen a montré que ces protéines peuvent même nager le long d'un chemin vers des niveaux plus élevés de réactif. Ces caractéristiques font des enzymes un matériau attrayant pour le développement de nanorobots.

"Si nous prenons des enzymes et les ancrons à une surface pour qu'elles ne puissent pas bouger, et nous leur donnons leur réactif, ils finissent par pomper le fluide qui les entoure, " dit Sen. " Ils agissent donc comme des pompes à fluide miniatures qui peuvent être utilisées pour une variété d'applications. " Il note que les nanobots pompent du liquide à un débit de plusieurs microlitres¬ - ou millionièmes de litre - par seconde.

Sen et ses collègues ont fabriqué des nanobots pour neutraliser les organophosphorés, une classe d'agents neurotoxiques. L'exposition à ces produits chimiques lors de combats militaires ou d'attaques terroristes peut causer des dommages neurologiques permanents, et dans certains cas, décès. Une enzyme, appelée anhydrolase acide organophosphorée, peut détruire ces agents neurotoxiques. Les chercheurs ont immobilisé cette enzyme sur un gel qui contenait également un antidote. L'exposition aux organophosphorés active l'enzyme. "L'enzyme pompe activement le composé organophosphoré et le détruit, et en même temps pompe un antidote, " dit Sen. le système ne nécessite aucune source d'alimentation externe car l'enzyme est alimentée par le réactif organophosphoré.

Les pompes nanobot pourraient un jour être incorporées dans des vêtements de protection pour les militaires ou les premiers intervenants, dit Sen. Il explore également les applications des nanobots à base d'autres enzymes, par exemple, un dispositif de pompage d'insuline pour traiter le diabète et un système d'administration de médicaments alimenté par des enzymes. La Pennsylvania State University a déposé une demande de brevet sur la nouvelle technologie prometteuse. "Si vous voulez faire des pompes qui pomperont de très petites quantités de liquide de manière très précise, c'est une façon de le faire, " dit Sen.