Des chercheurs de Tokyo Tech ont développé un conteneur nanométrique portant des photocommutateurs qui absorbe les composés hydrophobes de différentes tailles et formes dans l'eau et les libère ensuite quantitativement par un stimulus lumineux non invasif. Les commutateurs installés permettent la réutilisation du conteneur après la libération réussie de la cargaison. Le nouveau système représente une plate-forme polyvalente pour les développements futurs dans des domaines tels que la chimie des matériaux et la biomédecine.

Des chercheurs du laboratoire de chimie et des sciences de la vie de Tokyo Tech ont développé un nano-conteneur de type micellaire qui peut être commuté entre son état assemblé et démonté par simple irradiation lumineuse. Le stimulus lumineux induit un changement structurel dans les sous-unités amphiphiles, qui ferme leur poche de reliure intégrée et entraîne simultanément le démontage (voir Figure 2).

Dans une publication récente en Communication Nature , Lorenzo Catti (boursier postdoctoral JSPS/Humboldt), Natsuki Kishida, Michito Yoshizawa et ses collègues démontrent avec succès comment combiner l'utilisation de l'eau et de la lumière, deux ingrédients essentiels à la vie, dans un système de livraison respectueux de l'environnement. "L'eau et la lumière sont des ressources abondantes et propres sur terre, " dit le Dr Yoshizawa. " L'utilisation active des deux dans la chimie de synthèse et des matériaux a rarement été réalisée jusqu'à présent, mais est une nécessité urgente pour le développement de technologies modernes durables. "

La réalisation est fondée sur un petit changement de conception dans la sous-unité du conteneur nanométrique. En déplaçant les deux panneaux polyaromatiques sur un précédent composé amphiphile (Figure 2, à gauche) un atome de carbone plus près l'un de l'autre, les auteurs ont permis une réaction photochimique entre les panneaux qui se traduit par une fermeture quantitative de la poche de reliure (Figure 2, droit). En outre, le groupe a pu montrer que cette réaction est partiellement et totalement réversible par irradiation lumineuse et chauffage, respectivement.

L'étude fait partie de l'effort de développement continu du groupe vers des systèmes de nanoflacons respectueux de l'environnement avec une fonctionnalité contrôlable. Le nouveau système peut être considéré comme une "micelle aromatique, " un concept qui a été introduit par le groupe en 2013.

L'absorption de molécules invitées insolubles dans l'eau dans le récipient s'est avérée être facilement réalisable via un protocole de broyage simple. L'ajout d'eau aux solides résultants a donné des solutions colorées de manière caractéristique, qui affichait des bandes d'absorption UV-visible attribuables aux molécules invitées liées. Le caractère flexible du nano-conteneur a permis l'absorption d'une grande variété de composés, tels que les colorants en forme de bâtonnets et plans et les fullerènes sphériques, dans l'eau. La libération quantitative des composés invités pourrait être obtenue par irradiation de la solution aqueuse pendant 10 min à température ambiante. Le libéré, Les invités insolubles dans l'eau pourraient en outre être récupérés avec succès via une simple filtration, donnant lieu à une solution limpide incolore ne contenant que les amphiphiles fermés.

« Dans un contexte biomédical, le système développé est très prometteur pour les progrès futurs dans l'administration non invasive de biomolécules et de drogues synthétiques, " a conclu le Dr Yoshizawa. Les améliorations futures du système visent à permettre une source de lumière plus faible pour l'irradiation, ce qui rapprochera le système de l'application de livraison in-vivo envisagée.