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Premier nanomoteur moléculaire

Fabriqué à partir de matériau ADN

août 14, 2022  By GC Staff


(Photo credit: University of Munich)

Une équipe de recherche de l’Université technique de Munich (TUM) a pour la première fois réussi à produire un moteur électrique moléculaire en utilisant la méthode de l’origami ADN. La minuscule machine faite de matériel génétique s’assemble et convertit l’énergie électrique en énergie cinétique. Les nouveaux nanomoteurs peuvent être allumés et éteints, et les chercheurs peuvent contrôler leur vitesse et le sens de leur rotation.

Le nouveau moteur moléculaire est constitué d’ADN, c’est-à-dire de matériel génétique. Pour assembler le moteur à partir de molécules d’ADN, les chercheurs ont utilisé la méthode de l’origami ADN, qui a été inventée par Paul Rothemund en 2006 et a ensuite été considérablement développée dans les groupes de travail du TUM. Plusieurs longs brins simples d’ADN servent d’échafaudage.

Des brins d’ADN supplémentaires s’y attachent en tant que contreparties. Les séquences d’ADN sont sélectionnées de manière que les structures souhaitées résultent des additions et des plis appropriés.

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« Nous travaillons avec cette méthode de fabrication depuis de nombreuses années et pouvons maintenant développer des objets très précis et complexes, comme des interrupteurs moléculaires ou des corps creux capables de capturer des virus. Si vous mettez les brins d’ADN avec les séquences correspondantes en solution, les objets s’assemblent d’eux-mêmes », explique Hendrik Dietz, professeur de nanotechnologie biomoléculaire à la TUM.

Le nouveau nanomoteur en matériau ADN se compose de trois composants : une base, une plate-forme et un bras de rotor. Le socle mesure environ 40 nanomètres de haut et est ancré en solution via des liaisons chimiques sur une plaque de verre. Un bras de rotor jusqu’à 500 nanomètres de long est monté rotatif sur la base. 

Un autre élément est crucial pour le principe de fonctionnement du moteur : une plate-forme située entre la base et le bras du rotor. Celui-ci contient des obstacles qui affectent le mouvement du bras du rotor. Pour passer les obstacles et tourner, le bras du rotor doit se plier un peu vers le haut, comme un cliquet.

« Le nouveau moteur a des capacités mécaniques inégalées : il peut atteindre des couples de l’ordre de 10 piconewtons par nanomètres. Et il peut générer plus d’énergie par seconde qu’il n’en est libéré lorsque deux molécules d’ATP se séparent », précise Ramin Golestanian, responsable de la description théorique du mécanisme moteur.
https://www.tum.de/


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