Mise au point d'un mini-moteur synthétique d'une puissance énorme : l'espoir d'une utilisation dans l'organisme
Les bactéries comme modèle : conversion de l'énergie chimique en énergie de rotation au niveau supramoléculaire pour la première fois
Des chercheurs de l'université technique de Munich (TUM) ont mis au point un moteur artificiel au niveau supramoléculaire qui peut développer une puissance impressionnante. Ce moteur à remontoir est un minuscule ruban composé de molécules spéciales. Sous l'effet de l'énergie, ce ruban s'aligne, se déplace comme une petite nageoire et peut ainsi pousser des objets. Pour la première fois, l'énergie utilisée provient d'un combustible chimique.
Jusqu'à présent, la conversion de l'énergie chimique en énergie de rotation au niveau supramoléculaire, c'est-à-dire pour de petits objets composés de plusieurs molécules, n'était connue que de la biologie. Les bactéries primitives, connues sous le nom d'archées, utilisent le carburant chimique ATP pour faire tourner leurs minuscules organes de locomotion en forme de nageoires, les flagelles, et ainsi se déplacer. Jusqu'à présent, il n'existait pas de réplique synthétique de ce processus. À l'avenir, ce nouveau développement pourrait être utilisé dans des nanorobots qui nagent dans les vaisseaux sanguins pour détecter des cellules tumorales, par exemple.
Le carburant chimique entraîne la rotation
Les rubans peptidiques développés par une équipe dirigée par Brigitte et Christine Kriebisch et Job Boekhoven, professeur de chimie supramoléculaire, mesurent quelques micromètres de long et quelques nanomètres de large. Lorsqu'on leur ajoute un combustible chimique, ils acquièrent une structure et les rubans se recourbent en petits tubes, ce qui leur permet de commencer à tourner. Ce processus peut même être observé en direct au microscope.
Les chercheurs ont découvert qu'ils pouvaient contrôler la vitesse de rotation des rubans en fonction de la quantité de carburant ajoutée. En outre, le sens de rotation - dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse - peut être influencé par la structure des éléments moléculaires qui composent les rubans. Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Chem.
Ramper sur les surfaces
Matthias Rief, professeur de biophysique moléculaire à la TUM, qui travaille sur des méthodes de mesure optique de pointe, les chercheurs ont découvert que les rubans exercent une force suffisante sur leur environnement pour déplacer des objets de la taille d'un micromètre. La détermination de cette force est l'un des résultats les plus importants pour une utilisation pratique.
Si plusieurs rubans rotatifs sont réunis en un point central, par exemple, on obtient de petits "micro-marcheurs" capables de ramper sur des surfaces. À l'avenir, après de nouvelles améliorations, ces micro-marcheurs pourraient éventuellement être utilisés pour des applications médicales telles que le transport de médicaments dans le corps. Le carburant utilisé n'est pas encore adapté, car il serait nocif pour l'organisme.
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