Nano biotechnologie

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  • Publié le : 5 avril 2011
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Fonctionnaliser les nanotubes de carbone pour les nanobiotechnologies
Un procédé, exploitant la capacité des biomolécules à se fixer et à s’auto-organiser à la surface de nanotubes de carbone, a été mis au point pour rendre fonctionnels ces nano-objets dans le domaine des nanobiotechnologies. Il offre des perspectives d’applications très intéressantes, comme fabriquer des systèmes intelligentsde vectorisation de médicaments, concevoir des biosenseurs pour le dosage des biomolécules ou encore élucider la structure des protéines.

Après synthèse chimique dans des ballons de verre, les détergents (lipides) sont caractérisés par résonance magnétique nucléaire. Ils seront ensuite mélangés avec les nanotubes de carbone.

longueur micrométrique et de de carbone Del’ordre du nanomètre, lesnanotubesdiamètre de (voir Les nanotubes de carbone, stars de la recherche) possèdent d’excellentes propriétés mécaniques, structurales et électriques qui les rendent attrayants. Ils ont été étudiés jusqu’à présent pour des applications dans les nanotechnologies aussi diverses que la conception de nouveaux matériaux, l’électronique, étant donné leur grande capacité à véhiculer les électrons, oucomme réservoir à hydrogène.

Des arrangements moléculaires en forme d’anneaux
Les nanotubes de carbone existent sous la forme d’agrégats insolubles dans tous les solvants. Cependant, l’utilisation de tensio-actifs amphiphiles (détergents), combinant une tête hydrophile chargée et une chaîne hydrophobe lipidique (acides gras(1), par exemple), mène à la formation de suspensions stables dans l’eau.En effet, les chaînes
CLEFS CEA - N° 52 - ÉTÉ 2005

A. Gonin/CEA

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Des briques pour le nanomonde

du détergent interagissent avec la surface de graphite des nanotubes, qui est également très hydrophobe, par l’intermédiaire de liaisons de Van der Waals, les têtes polaires pointant quant à elles vers le milieu aqueux environnant. Des études de microscopie électronique (voir Lesmicroscopes : des yeux devenus aussi outils), réalisées au Département de biologie Joliot-Curie de la Direction des sciences du vivant du CEA (DSV), ont montré que le traitement des nanotubes par ces détergents conduisait à l’apparition de stries régulières à la surface des tubes. La présence de ces striations met en évidence non seulement l’adsorption du détergent sur les nanotubes de carbone, maisaussi une auto-organisation moléculaire spontanée du tensio-actif. Des travaux antérieurs effectués sur le graphite avaient déjà révélé la formation de surfaces ondulées. Ce phénomène résulte d’une organisation en demi-micelles allongées cons(1) Acide gras : chaîne composée d’atomes de carbone (de 4 à 24), d’hydrogène et d’oxygène. Un acide gras comprend un groupe méthyle (CH3) et sa chaîne carbonée,ensemble non soluble dans l’eau (mais liposoluble), et un groupe carboxylique (–COOH), partie acide de la molécule, soluble dans l’eau (mais non liposoluble).

tituant des structures cylindriques sur le graphite. Il est probable que le même type de phénomène soit opérant avec les nanotubes de carbone, aboutissant à des arrangements en forme d’anneaux perpendiculaires à l’axe du tube.L’apparition de ces anneaux n’est observée que lorsque la concentration en détergent est supérieure à la concentration micellaire critique, c’est-à-dire la concentration en deçà de laquelle il ne se crée pas spontanément de micelle dans le milieu. Il est donc probable que la mise en place des structures à la surface des nanotubes passe, dans un premier temps, par la formation de micelles en solution, qui seréarrangent par la suite en anneaux. La distance séparant deux anneaux adjacents le long du tube est d’environ 30 Å.

Des bagues pour une vectorisation ciblée de médicaments
Selon la nature des acides gras utilisés, des anneaux stables peuvent être obtenus par polymérisation.Cette opération s’effectue par irradiation lumineuse (dans l’ultraviolet) de molécules de détergent spécialement...
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